單電源運(yùn)放圖集

我們經(jīng)?？吹胶芏喾浅＝?jīng)典的運(yùn)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(shí)候，電路的設(shè)計(jì)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(jì)單電源電路時(shí)需要比雙電源電路更加小心，設(shè)計(jì)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(yùn)算放大器都有兩個(gè)電源引腳，一般在資料中，它們的標(biāo)識(shí)是VCC＋和VCC
－，但是有些時(shí)候它們的標(biāo)識(shí)是VCC＋和GND。這是因?yàn)橛行?shù)據(jù)手冊(cè)的作者企圖將
這種標(biāo)識(shí)的差異作為單電源運(yùn)放和雙電源運(yùn)放的區(qū)別。但是，這并不是說(shuō)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(yùn)放不是按默認(rèn)電壓供電的時(shí)候，
需要參考運(yùn)放的數(shù)據(jù)手冊(cè)，特別是絕對(duì)最大供電電壓和電壓擺動(dòng)說(shuō)明。
絕大多數(shù)的模擬電路設(shè)計(jì)者都知道怎么在雙電源電壓的條件下使用運(yùn)算放大器，比
如圖一左邊的那個(gè)電路，一個(gè)雙電源是由一個(gè)正電源和一個(gè)相等電壓的負(fù)電源組成。一
般是正負(fù)15V，正負(fù)12V 和正負(fù)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(fù)電壓的擺動(dòng)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(yùn)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(yùn)
放的輸入引腳上，這時(shí)運(yùn)放的輸出電壓也是該虛地電壓，運(yùn)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(yùn)放有兩個(gè)不同的最高輸出電壓和最低輸出電壓。這種
運(yùn)放的數(shù)據(jù)手冊(cè)中會(huì)特別分別指明Voh 和Vol。需要特別注意的是有不少的設(shè)計(jì)者會(huì)很
隨意的用虛地來(lái)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(jì)者必須在輸入和輸出的地方加入隔直電容，用來(lái)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(shí)運(yùn)放的輸出電壓擺幅會(huì)更低。另外現(xiàn)在運(yùn)
放的供電電壓也可以是3V 也或者會(huì)更低。出于這個(gè)原因在單電源供電的電路中使用的
運(yùn)放基本上都是Rail－To－Rail 的運(yùn)放，這樣就消除了丟失的動(dòng)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(yùn)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(huì)使運(yùn)放的功能退化，所以需要仔細(xì)的參考數(shù)據(jù)手冊(cè)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(huì)退化，這是設(shè)計(jì)者的義務(wù)。