芯片的单双电源供电问题

        今天做嘉哥的课设，题目要求发射端提供一个放大电路能将200mv信号放大到2V以上，并提供直流偏置使电压最好在2V以上让红外发射灯处于较为明亮状态。若能使用单电源供电属于发挥部分。

        这引发了我的思考，单电源供电跟双电源供电到底有什么不同。为什么单电源供电不能输入带负值的波形。

        首先是对地和“0”电位的概念要清晰，这个所谓的“0”电位是相对的，正电负电其本质就是一个电势差，也就是说本题中采用单5v供电和+2.5v与-2.5v双电源供电我认为本质上没有区别，它们的电势差都是5v。这是一个十分浅显但容易被人遗忘的概念。

        接下来就是从模电书上找来的差分放大那的共模输入和差模输入。运放的第一级一般都是差动放大级，共模抑制比高。但 那样就说明，共模信号在使用（大多数）运放的电路中一无是处吗？其实不然

        这里我们穿插一个概念，轨到轨和输出摆幅范围（两个名字本质上一个概念），什么是轨到轨运放呢？通俗的理解就是，一般运放的输出电压范围无法达到，甚至太过接近自身供电电压，比如我的便宜好松弟NE5532，多说无益，我搭个跟随器给大家看看

（如图 供电为正负5v）

（可以看到，我将输入调大，波形出现失真时，顶部跟底部距离电源都还有1.2v左右的距离）

        说明NE5532的输出没有办法太“逼近”供电电压。而轨到轨运放是可以使得输出十分逼近电源供电的。甚至空载时仅有数十毫伏之差！，比如OPA333,OPA2333

        这里我又想谈一下什么是失调电压，因为刚刚调节电路的时候出现了。这是运放由于现实工艺原因，无法将差动放大器两端做到完全一模一样（跟理想运放的区别），所以我们的运放会很“神奇的”在没有输入时拥有输出。当然，工程师们精益求精，已经把这个输出电压调的很小了，一般都是毫伏级别甚至更小。当你的电路要求十分精细的时候，失调电压以及电流性噪声电压性噪声等芯片特性是无法忽略的（留个坑，后面给大家谈谈运放的噪声）。

        言归正传，我们可以从这里得知，运放能正常工作的的输出电压跟供电电压有关（当然，输入电压也与供电电压有关）。当我们单电源供电的时候，没有直流量的信号显然以及超过了我们输出的下极限（即最低极限），显然运放是无法正常工作的。

        且由模电知识可知，大多数运放的第一级，差动放大级要正常工作是需要能形成回路提供电流的，负电压的输入相对于“0”电位是无法完成此项工作的（当初自己太嫩，隔直后直接接芯片，还傻傻的不知道自己电路为啥不工作，最后还是请教了尹老师解答）。

        所以单电源供电的运放使用时，都需要先给信号一个直流偏置，保证运放能正常工作。这样的方法就是通过提高我们的信号电位，使得信号处于我们芯片内部的两个电源电压中能让芯片正常工作的范围之间，最好是把Q点设计在传输特性的中点处（对于单5v供电，这两个参考电位就是+5v跟0v），形成开头举例的单电源供电效果也能像双电源供电一样。（个人理解）

但如果，我根本就不需要这个直流偏置，甚至后面还要消除它呢（比如放大电路中放大倍数很大，这个直流量会把我信号抬高，影响我本来能输出的峰峰值极限 ）？那我们就可以做交流放大器或者在后级接高通滤波电路进行隔直。