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+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？
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 0＋Vin,－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路，同相的原理类似，就是将输入端电位抬高到 Vcc/2，同时注意隔直电容的应用。电路大家可以在网上找找， 希望对大家有用，如有谬误，请批评指正。 注：本人做实验用的是 324 和 741。