單電源運放圖集

我們經(jīng)?？吹胶芏喾浅＝?jīng)典的運算放大器應(yīng)用圖集，但是他們都建立在雙電源的基
礎(chǔ)上，很多時候，電路的設(shè)計者必須用單電源供電，但是他們不知道該如何將雙電源的
電路轉(zhuǎn)換成單電源電路。
在設(shè)計單電源電路時需要比雙電源電路更加小心，設(shè)計者必須要完全理解這篇文章
中所述的內(nèi)容。
1． 1 電源供電和單電源供電
所有的運算放大器都有兩個電源引腳，一般在資料中，它們的標(biāo)識是VCC＋和VCC
－，但是有些時候它們的標(biāo)識是VCC＋和GND。這是因為有些數(shù)據(jù)手冊的作者企圖將
這種標(biāo)識的差異作為單電源運放和雙電源運放的區(qū)別。但是，這并不是說他們就一定要
那樣使用――他們可能可以工作在其他的電壓下。在運放不是按默認電壓供電的時候，
需要參考運放的數(shù)據(jù)手冊，特別是絕對最大供電電壓和電壓擺動說明。
絕大多數(shù)的模擬電路設(shè)計者都知道怎么在雙電源電壓的條件下使用運算放大器，比
如圖一左邊的那個電路，一個雙電源是由一個正電源和一個相等電壓的負電源組成。一
般是正負15V，正負12V 和正負5V 也是經(jīng)常使用的。輸入電壓和輸出電壓都是參考地
給出的，還包括正負電壓的擺動幅度極限Vom 以及最大輸出擺幅。
單電源供電的電路（圖一中右）運放的電源腳連接到正電源和地。正電源引腳接到
VCC＋，地或者VCC－引腳連接到GND。將正電壓分成一半后的電壓作為虛地接到運
放的輸入引腳上，這時運放的輸出電壓也是該虛地電壓，運放的輸出電壓以虛地為中心，
擺幅在Vom 之內(nèi)。有一些新的運放有兩個不同的最高輸出電壓和最低輸出電壓。這種
運放的數(shù)據(jù)手冊中會特別分別指明Voh 和Vol。需要特別注意的是有不少的設(shè)計者會很
隨意的用虛地來參考輸入電壓和輸出電壓，但在大部分應(yīng)用中，輸入和輸出是參考電源
地的，所以設(shè)計者必須在輸入和輸出的地方加入隔直電容，用來隔離虛地和地之間的直
流電壓。（參見1.3 節(jié)）
圖一
通常單電源供電的電壓一般是5V，這時運放的輸出電壓擺幅會更低。另外現(xiàn)在運
放的供電電壓也可以是3V 也或者會更低。出于這個原因在單電源供電的電路中使用的
運放基本上都是Rail－To－Rail 的運放，這樣就消除了丟失的動態(tài)范圍。需要特別指出
的是輸入和輸出不一定都能夠承受Rail－To－Rail 的電壓。雖然器件被指明是Rail－To
－Rail 的，如果運放的輸出或者輸入不支持Rail－To－Rail，接近輸入或者接近輸出電
壓極限的電壓可能會使運放的功能退化，所以需要仔細的參考數(shù)據(jù)手冊是否輸入和輸出
是否都是Rail－To－Rail。這樣才能保證系統(tǒng)的功能不會退化，這是設(shè)計者的義務(wù)。