OP AMP - 單電源對運算放大器的影響


運放分為單電源運放和雙電源運放,具體要求請查看在運放的datasheet。

隨着電池供電的移動設備等要求,單電源供電芯片發展迅速。

在對電路進行理論分析時,我們為了方便經常使用雙電源供電。但在實際使用時,多半使用單電源供電。

區別是:

雙電源供電時,一般情況下,運放的正負電壓,大小相等,符號相反,中間值接地(地是+VCC,和-VCC和的一半),當輸入信號是以地參考時,運放的輸出是以地進行參考的,盡管一般情況下,運放電源本身並不接地, (有些芯片有REF引腳可以接地)。


而且單電源工作時,加上運放的非理想性,如果將運放其中一個腳接成地,從雙電源的角度來看的話,相當於接到了較低電源電壓端,而運放要想輸出0V地,也就是達到較低的電源power rail,這對運放的軌輸出能力output voltage swing 提高了要求。 而且運放無法輸出超過電源范圍的電平,當使用正電源和地單電源供電時,運放無法輸出負電壓。


單電源供電對運放最大的影響是:

影響了輸入輸出電壓范圍,進而限制了電路的動態范圍,導致信號失真。


       具體使用方式如下:
       1:在放大直流信號時,如果采用雙電源運放,則只能選擇正負雙電源供電,否則 無法正常工作;如果采用單電源運放,則單電源供電或雙電源供電都可以正常工作;
       2:在放大交流信號時,無論是單電源運放還是雙電源運放,采用正負雙電源供電都可以正常工作;
       3:在放大交流信號時,無論是單電源運放還是雙電源運放,簡單的采用單電源供電都無法正常工作,對於單電源運放,表現為無法對信號的負半周放大,而雙電源運放無法正常工作。


要采用單電源,就需要所謂的“偏置”。而偏置的結果是把供電所采用的單電源相對的變成“雙電源”。偏置方法有:

1 電阻分壓法


2 運放電壓跟隨器法


3 虛地發生器法

芯片如TLE2425 等可提供精確的偏置電壓,但成本也高。


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。但在大部分應用中,輸入和輸出是參考電源
地的,所以設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。




具體的單電源運放電路可以參考TI公司的 

A Single-Supply Op-Amp Circuit Collection

文檔。



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