运放双电源供电改为单电源供电及其之间的区别

运放双电源供电改为单电源供电及其之间的区别大部分运算放大器要求双电源(正负电源)供电，只有少部分运算放大器可以在单电源供电状态下工作，如LM358(双运放)、LM324(四运放)、CA3140(单运放)等。需要说明的是，单电源供电的运算放大器不仅可以在单电源条件下工作，也可在双电源供电状态下工作。例如，LM324可以在、+5+12V单电源供电状态下工作，也可以在+512V双电源供电状态下工作。 在一些交流信号放大电路中，也可以采用电源偏置电路，将静态直流输出电压降为电源电压的一半，采用单电源工作，但输入和输出信号都需要加交流耦合电容，利用单电源供电的反相放大器如图1(a)所示，其运放输出波形如图1(b)所示。 该电路的增益AvfRFR1。R2R3时，静态直流电压Vo(DC)12Vcc。耦合电容Cl和C2的值由所需的低频响应和电路的输入阻抗(对于C1)或负载(对于C2)来确定。Cl及C2可由下式来确定：C110002foRl(F)；C210002foRL(F)，式中，fo是所要求最低输入频率。若R1、RL单位用k，fO用Hz，则求得的C1、C2单位为F。一般来说，R2R32RF。 图2是一种单电源加法运算放大器。该电路输出电压Vo一RF(V1Rl十V2R2十V3R3)，若R1R2R3RF，则Vo一(V1十V2十V3)。需要说明的是,采用单电源供电是要付出一定代价的。它是个甲类放大器，在无信号输入时，损耗较大。 思考题(1)图3是一种增益为10、输入阻抗为10k、低频响应近似为30Hz、驱动负载为1k的单电源反相放大器电路。该电路的不失真输入电压的峰峰值是多少呢?(提示：一般运算放大器的典型输入、输出特性如图4所示)；(2)图5是单电源差分放大器。若输入电压为50Hz交流电压，V11V，V2O4V，它的输出电压该是多少呢？区别运放作为模拟电路的主要器件之一，在供电方式上有单电源和双电源两种，而选择何种供电方式，是初学者的困惑之处，本人也因此做了详细的实验，在此对这个问题作一些总结。 首先，运放分为单电源运放和双电源运放，在运放的datasheet上，如果电源电压写的是（3V-30V）/（1.5V-15V）如324，则这个运放就是单电源运放，既能够单电源供电，也能够双电源供电；如果电源电压是（1.5V-15V）如741，则这个运放就是双电源运放，仅能采用双电源供电。但是，在实际应用中，这两种运放都能采用单电源、双电源的供电模式。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，则最好选择正负双电源供电，否则输入信号幅度较小时，可能无法正常工作；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”。具体电路如图：首先，采用耦合电容将运放电路和其他电路直流隔离，防止各部分直流电位的相互影响。然后在输入点上加上Vcc/2的直流电压，分析一下各点的电位，Vcc是Vcc,in是Vcc/2,Vcc是GND,然后把各点的电位减去Vcc/2，便成了Vcc是Vcc/2,in是0,Vcc是Vcc/2,相当于是“双电源”！在正式的双电源供电中，输入端的电位相对于输入信号电压是0，动态电压是Vcc是Vcc,in是0Vin,Vcc是-VCC，而偏置后的单电源供电是Vcc是Vcc,in是Vcc/2+Vin,Vcc是GND,相当于Vcc是Vcc/2,in是0+Vin,Vcc是Vcc/2,与双电源供电相同，只是电压范围只有双电源的一半，输出电压幅度相应会比较小。当然，这里面之所以可以相对的分析电位，是因为有了耦合电容的隔直作用，而电位本身就是一个相对的概念。这里用的是反相放大电