单电源放大电路
运算放大器的单电源供电原理
运算放大器的单电源供电原理
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+5～±12V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Avf＝－RF／R1。
R2＝R3时，静态直流电压Vo(DC)＝1／2Vcc。
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：C1＝1000／
2πfoRl(μF)；C2＝1000／2πfoRL(μF)，式中，fo是所要求最低输入频率。
若R1、RL单位用kΩ，fO用Hz，则求得的C1、C2单位为μF。
一般来说，R2＝R3≈2RF。
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(V1／Rl 十V2／R2十V3／R3)，若R1＝R2＝R3＝RF，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。
LM1875
lm1875lm1875 是一款功率放大集成块！是美国国半公司研发的一款功放集成块！它在使用中外围电路少而且有完善的过载保护功能！它为五针脚形状！一针脚为信号正极输入二针脚为信号负极输入三针脚接地四针脚电源正极输入五针脚为信号输出 LM1875制作功放电路如下LM1875采用TO-220封装结构，形如一只中功率管，体积小巧，外围电路简单，且输出功率较大。
该集成电路内部设有过载过热及感性负载反向电势安全工作保护。
高品质电路（如下）电压范围：单电压15~60V ,或±30V静态电流：50mA输出功率：30W谐波失真：＜0.015%，当f=1kHz，RL=8Ω，P0=20W时额定增益：26dB，当f=1kHz时工作电压：±25V转换速率：18V/μS (9V/μS)电路原理LM1875功放板由一个高低音分别控制的衰减式音调控制电路和LM1875放大电路以及电源供电电路三大部分组成，音调部分采用的是高低音分别控制的衰减式音调电路，其中的R02，R03，C02，C01，W 02组成低音控制电路；C03，C04，W03组成高音控制电路；R04为隔离电阻，W01为音量控制器，调节放大器的音量大小，C05为隔直电容，防止后级的LM1875直流电位对前级音调电路的影响。
放大电路主要采用LM1875，由1875，R08，R09，C066等组成，电路的放大倍数由R08与R09的比值决定，C06用于稳定LM1875的第4脚直流零电位的漂移，但是对音质有一定的影响，C07，R10的作用是防止放大器产生低频自激。
本放大器的负载阻抗为4→16Ω。
为了保证功放板的音质，电源变压器的输出功率不得低于80W，输出电压为2*25V，滤波电容采用2个2200UF/25V电解电容并联，正负电源共用4个2200UF/25V的电容，两个104的独石电容是高频滤波电容，有利于放大器的音质。
装配与调试工具准备：20W电烙铁一把，万用电表一个，尖嘴钳一把，螺丝刀一把，焊锡丝和松香水若干。
甲乙类单电源互补对称功率放大电路
模拟电子技术知识点：甲乙类单电源互补对称功率放大电路静态时，V K=V CC/2输出通过电容C与负载耦合，而不用变压器——OTL电路(OutputTransformerless) V CC/21.基本电路2.原理分析v i负半周-+充电+v i 正半周-+放电•只要R L C 足够大，电容C 就能起到电源的作用。
-2.原理分析v i 为负半周最大值时接近饱和CCK V v +≈2.原理分析•理想情况下，负载R L 两端得到的交流输出电压幅值V om ≈V CC /2v i 为正半周最大值时接近饱和≈=CES K V v 2.原理分析•在单电源互补对称电路中，计算输出功率、效率、管耗和电源供给的功率，可借用双电源互补对称电路的计算公式，但要用V CC /2代替原公式中的V CC 。
2.原理分析+V CC T 4T 7T 6T 1T 2R 2R 5R 3R L R 7u iu o T 5R 6T8D 1D 4T 3R 4R 1D 310k Ω( c )56D 2243R50μF C ( a )50μF C 21k Ω18Ω(+12V)例题图（b ）所示为某集成功率放大器的简化电路图。
已知输入电压为正弦波；三极管T 6、T 8的饱和管压降＝2V ；C 和C 2对交流信号均可视为短路。
填空：+V CC T 4T 7T 6T 1T 2R 2R 5R 3R L R 7u iu o T 5R 6T8D 1D 4T 3R 4R 1D 310k Ω( c )56D 2243R50μF C ( a )50μF C 21k Ω18Ω(+12V)例题2①为了驱动扬声器，将图(b)与图(a)、图(c)合理连接，可以增加一个元件，使电路正常工作；此时引入的交流负反馈的组态为，在深度负反馈条件下的电压放大倍数≈。
电压串联负反馈1+R 6/R=11-+-+++例题+V CC T 4T 7T 6T 1T 2R 2R 5R 3R L R 7u iu o T 5R 6T8D 1D 4T 3R 4R 1D 310k Ω( c )56D 2243R50μF C ( a )50μF C 21k Ω18Ω(+12V)例题2②D 2、D 3和D 4作为输出级偏置电路的一部分，作用是。
单电源供电运放的差分运算放大器
单电源供电运放的差分运算放大器下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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运算放大器的单电源供电方法
运算放大器的单电源供电方法2007年11月14日星期三 11:29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+5～±12V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Avf＝－RF／R1。
R2＝R3时，静态直流电压Vo(DC)＝1／2Vcc。
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：C1＝1000／2πfoRl(μF)；C2＝1000／2πfoRL(μF)，式中，fo是所要求最低输入频率。
若R1、RL单位用kΩ，fO用Hz，则求得的C1、C2单位为μF。
一般来说，R2＝R3≈2RF。
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(V1／Rl十V2／R2十V3／R3)，若R1＝R2＝R3＝RF，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10kΩ、低频响应近似为30Hz、驱动负载为1kΩ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，V1＝1V，V2＝O．4V，它的输出电压该是多少呢？。
单电源反相比例集成运放电路实验原理
单电源反相比例集成运放电路实验原理一、实验目的1、掌握用运算放大器组成反向放大电路的特点及性能；2、学会反向放大电路的测试和分析方法；3、掌握反相放大器的工作原理；4、学习线上仿真实验操作放大。
二。
实验原理反相比例运算电路输入电压Ui经电阻R1加到集成运放的反相输入端，其同相输入端经电阻R2接地，输出电压Uo经Rf接回到反相输出端，三、实验仪器信号源、示波器、运算放大器，电阻四、实验步骤（1）按照原理图连接电路图；（2）将信号源设置为正弦波信号；（3）调节示波器，并观察波形；（4）改变输入电压，观察波形变化。
五、、实验步骤及数据（1）连接电路图；（2）将信号源设置为正弦波信号并调节示波器，观察波形；（3）改变输入电压，观察波形变化。
测量结果：理论上增益为Av=—100k/10k=—10倍的关系，实际上系统存在误差，但基本符合理论。
超过一定的输入电压范围，波形会出现失真的情况。
出现的问题：与电源连接的电阻太小和仪器本身的阻值存在，导致出现的误差太大，达不到理想的效果。
六、误差分析1、信号源输入的过程中存在仪器本身的误差因素；2、所给的示波器本身带有一定的误差；3、实验中的导线存在一定的电阻；4、当电压加大到某一个值时，任凭输入电压怎么增大，输出电压不会再改变了，这应该和运算放大器的本身构造及运放所加电压有关。
七、实验感悟我第一次接触这种网上教学实验，对操作平台的不熟悉，增大了本次实验的难度。
通过该实验，我对反相放大器有了更加深刻地认识，增加了我对模拟电子技术的兴趣。
在实验当中我遇到一些问题，但还是完成了实验。
希望在今后的学习生活中，我能在这门学科上取得更大的进步。
单电源运算放大器全波整流电路_精密半波、全波整流电路结构原理图解
单电源运算放⼤器全波整流电路_精密半波、全波整流电路结构原理图解利⽤⼆极管(开关器件)的单向导电特性，和放⼤器的优良放⼤性能相结合，可做到对输⼊交变信号(尤其是⼩幅度的电压信号)进⾏精密的整流，由此构成精密半波整流电路。
若由此再添加简单电路，即可构成精密全波整流电路。
⼆极管的导通压降约为0.6V左右，此导通压降⼜称为⼆极管门坎电压，意谓着迈过0.6V这个坎，⼆极管才由断态进⼊到通态。
常规整流电路中，因整流电压的幅值远远⾼于⼆极管的导通压降，⼏乎可以⽆视此门坎电压的存在。
但在对⼩幅度交变信号的处理中，若信号幅度竟然⼩于0.6V，此时⼆极管纵然有⼀⾝整流的本事，也全然派不上⽤场了。
在⼆极管茫然四顾之际，它的帮⼿——有优良放⼤性能的运算放⼤器的适时出现，改变了这种结局，⼆者⼀拍即合，⼩信号精密半波整流电路即将⾼调登场。
请看图1。
图1 半波精密整流电路及等效电路上图电路，对输⼊信号的正半波不予理睬，仅对输⼊信号的负半波进⾏整流，并倒相后输出。
(1)在输⼊信号正半周(0~t1时刻)，D1导通，D2关断，电路等效为电压跟随器(图中b电路)：在D1、D2导通之前，电路处于电压放⼤倍数极⼤的开环状态，此时(输⼊信号的正半波输⼊期间)，微⼩的输⼊信号即使放⼤器输⼊端变负，⼆极管D1正偏导通(相当于短接)，D2反偏截⽌(相当于断路)，形成电压跟随器模式，因同相端接地，电路变⾝为跟随地电平的电压跟随器，输出端仍能保持零电位。
(2)在输⼊信号负半周(t1~t2时刻)，D1关断，D2导通，电路等效反相器(图中c电路)：在输⼊信号的负半波期间，(D1、D2导通之前)微⼩的输⼊信号即使输出端变正，⼆极管D1反偏截⽌，D2正偏导通，形成反相(放⼤)器的电路模式，对负半波信号进⾏了倒相输出。
在⼯作过程中，两只⼆极管默契配合，⼀开⼀关，将输⼊正半波信号关于门外，维持原输出状态不变；对输⼊负半波信号则放进门来，帮助其翻了⼀个跟头(反相)后再送出门去。
单电源运放图集(单电源运放设计参考电路)
单电源运放图集前言前段时间去福州出差，看到TI的《A Single-Supply Op-Amp Circuit Collection》这篇文章，觉得不错，就把它翻译了过来，希望能对大家有点用处。
这篇文章没有介绍过多的理论知识，想要深究的话还得找其他的文章，比如象这里提到过的《Op Amps for Everyone》。
我的E文不好，在这里要感谢《金山词霸》。
^_^水平有限（不是客气，呵呵），如果你发现什么问题请一定指出，先谢谢大家了。
E－mail：wz_carbon@王桢10 月29 日介绍我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是他们都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。
在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。
1． 1 电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC －，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。
这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。
但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。
在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。
绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。
一般是正负15V，正负12V 和正负5V 也是经常使用的。
输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。
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V om之内。
单电源功率放大电路
+ VCC
T1
uC
A+
+
C
T2
RL uO
_
模拟电子技术
9. 功率放大电路
乙类功率放大电路计算
一般
极限
（1） 输出功率
（2） 电源供给的功率
（3）能量转换效率
模拟电子技术
9. 功率放大电路
注意：
电容C起负电源 -VCC的作用
1. 每只管子的工作电压变成了 VCC/2，在计算各项指标时电源 电压要用VCC/2。 2. 电容C足够大，可使输出正负 半周对称。
9. 功率放大电路
9.2. 互补推挽功率放大电路
9.2.1 乙类互补推挽功率放大电路 9.2.2 甲乙类互补推挽功率放大电路 9.2.3 单电源功率放大电路
模拟电子技术
9. 功率放大电路
乙类互补推挽功率放大电路
输出波形 + u_i
存在交越失真
+VCC
iC1 T1
iO
A
+
T2
RL uO
iC2
_
_VCC
谢 谢！
模拟电ห้องสมุดไป่ตู้技术
路。
D2
uB2
RC
+ VCC
T1
uC
A+
+
C
T2
RL uO
_
模拟电子技术
9. 功率放大电路
类型：
互补对称功放的类型
无输出变压器形式 （ OTL电路）
无输出电容形式 （ OCL电路）
OTL: Output TransformerLess OCL: Output CapacitorLess
模拟电子技术
单电源运算放大器的使用
电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。
这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。
但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。
在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。
绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比方图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。
一般是正负15V，正负12V 和正负5V也是经常使用的。
输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom 以及最大输出摆幅。
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。
有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。
这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。
需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，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。
(参见1.3节)图一通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。
另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。
出于这个原因在单电源供电的电路中使用的运放基本上都是Rail－To－Rail 的运放，这样就消除了丧失的动态范围。
需要特别指出的是输入和输出不一定都能够承受Rail－To－Rail 的电压。
虽然器件被指明是轨至轨(Rail－To－Rail)的，如果运放的输出或者输入不支持轨至轨，接近输入或者接近输出电压极限的电压可能会使运放的功能退化，所以需要仔细的参考数据手册是否输入和输出是否都是轨至轨。
单电源pd放大电路
单电源pd放大电路
单电源PD放大电路是一种基于电压型放大器基础上改进的电路，其中两个输入端分别接地，只有一个输入信号，在电路的输出端加入了大于零的直流电压偏置，使得输出的幅度可以从0开始，从而实现了增益输出。
输入信号首先进入一个放大器，然后通过偏置电压控制输出信号的偏置点，从而得到一个合适的输出电压。
在这个过程中，偏置电压必须是合适的，以确保得到正确的输出电压。
此外，单电源放大器是指输入可以到负电源轨道的放大器，这样可以简化电源设计。
例如，当V+接5V，V-接地时，+IN可以接0V到地。
单电源放大器电路在单电源供电时需要特殊处理，为了使电路能调理正负信号，放大器输入需要加入偏置电压。
运算放大器的单电源供电方法
运算放大器的单电源供电方法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+5～±12V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Avf＝－RF／R1。
R2＝R3时，静态直流电压Vo(DC)＝1／2Vcc。
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：C1＝1000／2πfoRl(μF)；C2＝1000／2πfoRL(μF)，式中，fo是所要求最低输入频率。
若R1、RL单位用kΩ，fO用Hz，则求得的C1、C2单位为μF。
一般来说，R2＝R3≈2RF。
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(V1／Rl十V2／R2十V3／R3)，若R1＝R2＝R3＝RF，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10kΩ、低频响应近似为30Hz、驱动负载为1kΩ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，V1＝1V，V2＝O．4V，它的输出电压该是多少呢？。
运算放大器的单电源供电方法
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＋５～±１２Ｖ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Ａｖｆ＝－ＲＦ／Ｒ１。
Ｒ２＝Ｒ３时，静态直流电压Ｖｏ（ＤＣ）＝１／２Ｖｃｃ。
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：Ｃ１＝１０００／２πｆｏＲｌ（μＦ）；Ｃ２＝１０００／２πｆｏＲＬ（μＦ），式中，ｆｏ是所要求最低输入频率。
若Ｒ１、ＲＬ单位用ｋΩ，ｆＯ用Ｈｚ，则求得的Ｃ１、Ｃ２单位为μＦ。
一般来说，Ｒ２＝Ｒ３≈２ＲＦ。
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（Ｖ１／Ｒｌ十Ｖ２／Ｒ２十Ｖ３／Ｒ３），若Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝ＲＦ，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１０ｋΩ、低频响应近似为３０Ｈｚ、驱动负载为１ｋΩ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，Ｖ１＝１Ｖ，Ｖ２＝Ｏ．４Ｖ，它的输出电压该是多少呢？ 。
02-8.19 单电源供电放大电路
89/1018.5.5 单电源供电放大电路
集成运放通常采用双电源供电，其中负电源主要提供差 分放大级的发射极电源（静态工作点）。
当使用单电源供电时，为保证电路有合适的静态点，运 放的输入级由外电路提供偏置电压。
Rf
Ec
Rf
Ui
R R1 -
+
-
Ec/2
Uo Ec/2 +
R 单电源供电放大电路
直流通路
90/1011.直流偏置：两个偏置电阻分压，在同相端得到Ec/2的直
流
偏压，Uo=Ec/2。
2A.U当f (jUωi输) 入交R1流时1R/，(fj ω C1 )
Rf R1
jωR1C1 1 j ω R 1C 1
C很大Rf R1源自注：Uo中包含有Ec/2的直流电压，外接负载时，可加隔直电容。
R Ui
C1
R
Rf R1
-
+
Ec
Rf
-
Ec/2
Uo Ec/2 +
单电源供电放大电路
直流通路
制作单位：北京交通大学电子信息工程学院 《模拟电子技术》课程组
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单电源放大电路(总5页)
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用于驱动微型永磁同步电机的单电源供电
放大电路分析
郑璐黄声华
华中科技大学(430074）
摘要：本文提出了一种用于驱动微型永磁同步电机的单电源供电放大电路，将其与双电源供电放大电路进行了比较，分析了电路并给出了电路设计方法。
文中还给出了PSPICE仿真波形以及实验波形,结果表明电路能正常工作。
关键词：放大电路，单电源，PSPICE，仿真
An analysis on Single Power Supply amplified circuit of Permanent Magnet Synchronous Motor
Zhenglu Huangshenghua
huazhong university of science and technology(430074) Abstract: In this paper the research is about the single power supply amplified circuit of Permanent Magnet synchronous motor, and the compare of the dual power supply amplified circuit with it. The
circuit has been analyzed and the design method has been described. The simulation wave of pspice and the wave of experiment could also been read in the thesis. The result shows the circuit operates normally.
Keywords: amplified circuit, single power supply, PSPICE, simulation 1.引言
永磁同步伺服电动机主要由转子和定子两大部分组成。
在转子上装有特殊形状的永磁体，用以产生恒定磁场。
转子上的永磁材料可以采用铁氧体或稀土永磁材料。
高性能而价格适宜的永磁材料，为提高电动机的伺服性能和实用化提供了条件。
由于转子上没有励磁绕组，由永磁体产生磁场，因而不需要引入励磁电流，电机内部的发热只取决电枢电流。
在电动机的定子铁心上绕有三相电枢绕组，接在可控制的变频电源上。
在结构上，定子铁心直接裸露于外界空间，因此散热情况良好，也使电动机易于实现小型化和轻量化。
线性放大器主电路具有输出波形谐波含量低、电磁兼容性好等优点，特别是在微小功率（≤100W）的电机驱动中有较大的优势。
考虑到驱动伺服系统的
转速精确度及电磁兼容性的要求，所以我们采用线性放大器主电路并加以合理设计的滤波电路，使系统的电磁兼容性满足要求。
线性放大电路的示意图如图1所示，其中Ig*表示电流的给定量，If表示电流的反馈，两者相减之后通过电流调节器，再经过功率放大电路直接加在电机的定子上。
线性放大主电路包含两部分，一部分是电流闭环调节，包括电流采样和电流调节器。
另外一部分是功率放大，两部分都是用硬件来实现的。
图1 线性放大主电路示意图
电流调节器一般采用P调节。
由于采用硬件来实现，电流环的响应很快，和速度环和位置环的时间常数相比电流环的响应时间基本上可以忽略，这简化了我们后面的控制环路的分析。
功率放大部分用来放大电流信号，放大倍数要根据实际系统的要求来选取。
功率放大电路一般用功率运算放大器来实现，功率运算放大器要根据电压、电流、封装、功耗等的要求来选取。
目前市场上有很多种功率运算放大器可供选择，如TI（如OPA548、OPA549）、Apex（如PA92、PA94）等的产品。
2.线形放大电路结构特点分析
双电源供电时电路结构特点
如果功率放大部分采用的是双电源供电，电流可以直接通过采样电阻得到，电路的接线方法如图2所示。
图2 放大电路双电源供电时的接线方法此时控制电路、线性放大主电路和电机都是共地的。
电机定子绕组要引出六根线，分别为A、X、B、Y、C、Z，定子三相绕组最后接成星型，中性点需要引出来和控制和驱动电路的地接到一起。
放大电路原理图如图3所示，我们可以把这个电路看作两级组成。
电路的第一级为电流采样，第二级为电流调节器和放大电路。
第一级的放大倍数由采样电阻R3以及R2和R1的比值确定，第二级的放大倍数由电阻R5和R6、R7的比值确定。
图3 双电源供电时放大电路的原理图
采用双电源供电时的电流采样简单，而且加到电机上的电压高，电机本体的设计也容易些。
其缺点是需额外设计电源，而且在有些场合满足不了散热的要求。
单电源供电时电路结构特点
在有些场合，对于电源的使用的要求很严格，而且要求散热板面积较小，这时候功率放大电路就要采用单电源供电。
由于单电源供电时，功率放大器输出的是单极性的相电压，电流不能直接通过取样电阻得到。
在这种情况下电机定子绕组只需要引出三根线A、B、C，另外一端X、Y、Z直接在电机内部接成星型。
取样电阻要通过差分放大电路才能得到具体的电流数值，具体的接线方式如图4所示。
图4单电源供电时放大电路接线方法
由于功率放大器采用单电源供电，其输入电压必须位于零点之上。
于是我们必须将双极性的电压进行偏移并使其位于零点之上，原理图如图5所示。
图5单电源供电放大电路原理图
Ig为电流给定，If为电流反馈。
放大电路可以看成由四级放大电路组成。
第一级放大电路用来将给定电流和采样电流进行比较，放大倍数由R13和R6、R9的比值决定。
第二级放大电路的作用是将交流电压偏移至零点之上，从而保证功率放大器能够正常工作。
其放大倍数由R14和R8、R10的比值决定。
第三级是功率放大电路，放大倍数由R3和R2的比值决定。
第四级是差分放大电路，用来获得采样电阻上电流数值。
采用单电源供电不用额外设计电源，但电路相对复杂，而且偏移电压的数值不易确定。
3．PSPICE仿真
仿真电路图如图5所示，因为PCPISE元件库中没有元器件OPA548T，用OPA547代替。
其功能和OPA548T基本相同，最大峰值电流为750mA。
定子每相的阻抗用5欧的电阻和10毫亨的电感来代替，输入电压由正弦电压源给出。
电压源幅值Vaml设为5V，频率FREQ设为50，偏移量VOFF设为0，相位PASH分别设为-120，0，120。
以R=2K代替输入电压和放大电路之间的阻抗。
为便于分析，以上电路中设置R6=R9=R10=R13=R14=1K，R8=12K，R2=10K，R3=47K，
R4=R5=10K，R1=R7=51K，采样电阻R11设为，限流电阻R12=1K。
仿真波形如下：
图6 定子相电压仿真波形
图7 定子线电流仿真波形
4. 实验结果
实验采用单片机和DA以及必要的外围电路产生正弦电压作为放大电路的输入，微型永磁同步电机作为负载，所得输出波形如下：
图8 定子相电压波形
图9 定子线电流波形
5.结论
单电源供电和双电源供电放大电路各有优缺点。
在对电路的散热，电源要求比较严格的时候，我们可以使用单电源供电。
在设计过程中，为保证放大电路能够正常工作，应选取适当偏移电压，防止功率放大器输入电压低于零点以及输出饱和，即偏移电压既不能过大也不能过小，应根据电路适当选取。
参考文献:
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