使用 100K 欧姆电阻和 0.1uF 电容?

电器工程 运算放大器 筛选 麦克风 扬声器
2022-02-06 04:37:22

在下面的电路图中,为什么有一个 100KΩ 电阻(不是 R2)连接到电容器?据我了解,电容电阻器充当高通滤波器来阻止麦克风的直流偏移,但由于只有电容器阻止直流,为什么要使用 100k 电阻器?根据视频的作者(下面的链接),他说,100k 用于“不会使麦克风的未放大输出过载”。我不明白这部分。

另外,在这个电路或没有100k电阻的任何其他电路中只能使用一个电容器吗?

无源RC高通滤波器教程! 简单的麦克风-扬声器电路

2个回答

电阻器用于为运算放大器的输入偏置电流提供直流路径。

通常选择与连接到另一个输入的直流电阻相同,这样偏置电流就不会在运算放大器的输出端产生电压偏移。但在这种情况下,反相输入端的有效直流电阻仅为 1k||100k = 990Ω,因此此处无法实现这一优势。

它还被选择得足够高,以至于它不会影响整个电路的频率响应(与隔直电容一起使用)。在这种情况下,0.1 µF 和 100 kΩ 的转角频率为

12πRC=15.9Hz

这意味着对于高于此值的频率,电阻器对 AC 信号没有影响,但低于此频率时会出现滚降(幅度损失)。这种“加载”效果可能就是视频作者所指的。

戴夫特威德的回答在事实上非常出色(所以我赞成)。由于这基本上是大多数入门电子教科书中涵盖/回答的新手问题,因此有一个附录可能值得制作:如何弄清楚(或说服自己)......使用 SPICE!

我正在使用不同的运算放大器 NE5532,它可能具有更高的偏置电流,但通常用于音频。其他电路基本相同,除了我明智地添加了一个输出上限......这不是一个坏主意,因为您将在下面解释原因: 在此处输入图像描述

输出端大约有 -5V 的直流偏置(在上限之前)。这些源于流经正输入偏置电阻器 R10 的电流在输入端引起的输入偏置电压(约 -50mV)放大。现在看看当我们将这个 R10 电阻增加到 100Mohm(或完全移除它)时会发生什么。在此处输入图像描述

输出进入饱和状态;我们暗示了为什么会发生这种情况,因为输入失调电压也比以前高得多(大约 -200mV 而不是 -50mV)。

您还可以对 R10 的某些值进行参数化扫描,在本例中为 50K、100K、150、200K,这足以导致 NE5532 的输出饱和。在此处输入图像描述

如果您对消除(尽可能多地,实际上它不会是完美的)偏移电压感到好奇,那么您需要添加另一个电阻器 (R3=R10) 以大致匹配输入电流。仅当您想像问题中的电路试图做的那样没有输出上限时,这才有意义。但这基本上是另一个主题,这里是另一个问题的主题在此处输入图像描述

最后,我上传了上述(非常相似)电路之一的源代码,即第三个/参数电路,所以你们(新手)可以自己试验。您需要NE5532 运算放大器宏模型才能使代码按原样工作(尽管实际上任何运算放大器都会以相同的方式工作,但会在不同的 R10 值下导致饱和),当然还有LTSpice IV模拟器。