由于LM358运放非轨对轨运放,所以输出电压不可能和电源电压一样或相近,一般都是VCC-1~2v左右,实验中运放用的是单电源+5V 供电,即输出不可能超过4V。由于Mic输出的为正负周期的音频信号,如运放不对信号进行处理,使去在0V以上进行放大的话,其放大后的信号会被削掉负半周期。而解决办法就是抬升正弦信号的中点,使其中点电压在电源范围内。由于运放电源使用的是-+5V,故在运放的正向输入端利用电阻偏置,得到VCC/2的偏置电压,也就是2.5V的中点电压。
结合上面的公式,也就是输入信号放大后为1.82V峰峰值,加上2.5V中点电压后为 4.32V,即超过了运放的最大输出电压,再对信号进行放大后必然然削顶!而解决办法是增加电源电压。
显然我的要求是放大10mv以内的信号,故信号可以放大至150倍即可接近运放最大输出电压。
第二天立马调了放大倍数为100倍,去掉TLC5615的 正弦波,直接接上Mic,上电,喊话,熟悉的波形出现了。
但由于LM358属于普通运放,存在失调电压,即把输出短接到GND后,也会有几mv的电压,而且其带宽增益积为1MHz,人声为20Hz~20kHz,所以在放大20Khz信号200倍后,其需要2Mhz的带宽,显然LM358不够,而且我只需要一级放大即可满足要求。故解决办法是更换运放型号。
常用的仪用运放OP07性能优越,但带宽增益积只有0.6Mhz,也不满足要求,所以目标瞄准了它的兄弟型号OPA277 。
OPA277也是单运放芯片,SO8封装不是很占我的板子上的空间, 带宽增益积有8Mhz,而且可以低电压供电,正负5V电压可以从板子上的RS3232的电荷泵取。遂用Multisim10进行了仿真。