运放为什么要偏置？集成运放的偏置电压可以是多大？

运放，即运算放大器，是一种高增益、高精度的放大器，用于将电压或电流信号放大，并保持任何相对于参考电势点的差异。

运放的基本设计是采用差分输入，这意味着运放必须具有两个输入端：一个正极性输入和一个负极性输入。

通过比较这两个输入信号的差异，运放在输出上产生一个放大的差异信号。运放需要偏置的主要原因与其内部电路和工作原理有关，同时，偏置电压的具体数值因不同的运放类型和应用场景而异。

首先，从运放的内部电路来看，其输入级通常采用晶体管或FET的差动放大器。这种差动放大器的电路左右两边是对称的。

然而，由于实际制造工艺和其他因素的影响，两侧的电路元件（如晶体管）不可能完全一样。这种细微的差异导致左右电路不对称，从而差动电压被放大后输出，形成了零点误差，即偏置。

此外，运放的输入级中的内部电阻、晶体管、二极管等需要固定电流来正常工作。一些运放的输入级甚至采用了类似于差动对的电路，而这个差分电路需要一个固定的电流源来保持中间电位。电流的流经会带来电路的耗损，因此在设计时需要采用尽可能小的电流源。这也是运放存在偏置电流的原因之一。

其次，偏置电压的加入可以有效解决运放工作中的一些问题。例如，在使用单电源供电时，如果输入信号是交流信号，那么负半轴的信号并不能让输入端的晶体管处于线性工作状态，会出现严重的放大失真。

通过在差分输入端加入偏置电压，可以使晶体管在整个信号周期内都保持在线性工作状态，从而避免失真。

通常，偏置电压最好是电源电压的一半（Vcc/2），并且为了更好地放大，偏置电压最好用电源产生，而不是使用电阻分压，因为电阻分压会对放大产生影响，同时也会影响输入信号的阻抗。

然而，集成运放的偏置电压并没有固定的标准值，它取决于具体的运放类型和应用场景。在实际应用中，需要根据运放的数据手册和具体电路要求来确定合适的偏置电压。偏置电压的设置不当可能会导致运放工作不稳定、输出失真或偏离预期值等问题。

除了上述原因外，运放输出端加电压偏置还有其他一些考虑因素。例如，调整电路的输出静态电流，使电路工作在最佳的工作条件下；克服电源引线及电源线长度的影响，使电路能够正常工作；以及改善电路的稳定性等。

总之，运放需要偏置是由于其内部电路和工作原理导致的零点误差和电流需求等问题。而偏置电压的具体数值则因不同的运放类型和应用场景而异。在实际应用中，需要根据具体情况来确定合适的偏置电压，以确保运放能够正常工作并达到预期的性能指标。