OP AMP - 单电源对运算放大器的影响

运放分为单电源运放和双电源运放,具体要求请查看在运放的datasheet。

随着电池供电的移动设备等要求,单电源供电芯片发展迅速。

在对电路进行理论分析时,我们为了方便经常使用双电源供电。但在实际使用时,多半使用单电源供电。

区别是:

双电源供电时,一般情况下,运放的正负电压,大小相等,符号相反,中间值接地(地是+VCC,和-VCC和的一半),当输入信号是以地参考时,运放的输出是以地进行参考的,尽管一般情况下,运放电源本身并不接地, (有些芯片有REF引脚可以接地)。


而且单电源工作时,加上运放的非理想性,如果将运放其中一个脚接成地,从双电源的角度来看的话,相当于接到了较低电源电压端,而运放要想输出0V地,也就是达到较低的电源power rail,这对运放的轨输出能力output voltage swing 提高了要求。 而且运放无法输出超过电源范围的电平,当使用正电源和地单电源供电时,运放无法输出负电压。


单电源供电对运放最大的影响是:

影响了输入输出电压范围,进而限制了电路的动态范围,导致信号失真。


       具体使用方式如下:
       1:在放大直流信号时,如果采用双电源运放,则只能选择正负双电源供电,否则 无法正常工作;如果采用单电源运放,则单电源供电或双电源供电都可以正常工作;
       2:在放大交流信号时,无论是单电源运放还是双电源运放,采用正负双电源供电都可以正常工作;
       3:在放大交流信号时,无论是单电源运放还是双电源运放,简单的采用单电源供电都无法正常工作,对于单电源运放,表现为无法对信号的负半周放大,而双电源运放无法正常工作。


要采用单电源,就需要所谓的“偏置”。而偏置的结果是把供电所采用的单电源相对的变成“双电源”。偏置方法有:

1 电阻分压法


2 运放电压跟随器法


3 虚地发生器法

芯片如TLE2425 等可提供精确的偏置电压,但成本也高。


单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。正电源引脚接到
VCC+,地或者 VCC-引脚连接到 GND。将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运
放的输入引脚上,这时运放的输出电压也是该虚地电压,运放的输出电压以虚地为中心,
摆幅在 Vom 之内。但在大部分应用中,输入和输出是参考电源
地的,所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容,用来隔离虚地和地之间的直
流电压。




具体的单电源运放电路可以参考TI公司的 

A Single-Supply Op-Amp Circuit Collection

http://www.ti.com/lit/an/sloa030a/sloa030a.pdf
文档。


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