运放双电源供电改为单电源供电及其之间的区别
单电源运放电路
单电源运放电路
单电源运放电路是一种常见的电路设计,常用于需要单电源供电的应用中。
与双电源运放电路相比,单电源运放电路只需一种电源电压,更加简单且经济。
本文将介绍单电源运放电路的基本原理和常见应用。
单电源运放电路的基本原理是通过一个供电电源,将运放的非反相输入端接地,反相输入端通过电阻和电容网络与电源相连,从而实现幅值放大和信号的运算。
在单电源运放电路中,由于电源电压范围的限制,输出信号的幅值可能受到一定的限制。
单电源运放电路的常见应用包括放大电路、滤波电路、积分电路和微分电路等。
在放大电路中,单电源运放电路可以将输入信号放大到更高的幅值,以满足特定应用的要求。
滤波电路利用单电源运放电路的特性,可以消除输入信号中的高频干扰,实现信号的滤波效果。
积分电路和微分电路则利用单电源运放电路对输入信号进行积分和微分运算,广泛应用于信号处理和控制系统中。
为了实现更好的性能,单电源运放电路通常需要采取一些措施来解决电源电压范围限制带来的问题。
例如,可以通过添加偏置电路来保证输出信号的偏置电压正确,以避免信号失真。
此外,还可以采用电源电压稳压器来提供稳定的电源电压,以保证电路的正常工作。
总之,单电源运放电路是一种简单且经济的电路设计,常用于单电源供电的应用中。
通过合理的设计和措施,可以实现信号的放大、滤波、积分和微分等功能,满足不同应用的要求。
运放单电源双电源详解TI官网文档
(b) V INV OUT = V ING =–V S = 15V+V S = 30V(a) V ING = +1V OUT = V IN+V S = 15V运算放大器的单电源供电双电源供电详解单电源电压供电是运算放大器最常见的应用问题之一。
当问及“型号为OPAxyz,能否采用单电源供电?”,答案通常是肯定的。
在不启用负相电源电压时,采用单电源电压驱动运算放大器是可行的。
并且,对使用高电压及大电流运算放大器的特定应用而言,采用单电源供电将使其切实的获益。
考虑如图1a 所示的基本运算放大器连线图。
运算放大器采用了双电源供电(也称平衡[balanced]电源或分离[split]电源)。
注意到此处运算放大器无接地。
而事实上,可以说运算并不会确认地电位的所在。
地电位介于正相电压及负相电压之间,但运算放大器并不具有电气接线端以确定其确切的位置。
图1. 简易单位增益缓冲器的运算放大器连线示意图,举例说明了分离电源供电(a)与单电源供电(b)的相似性。
图 1 所示电路连接为电压跟随器,因此输出电压与输入电压相等。
当然,输出跟随输入的能力是有限的。
随着输入电压正相摆幅的增大,在某些接近正相电源的电位点上,输出将无法跟随输入。
类似的,负相输出摆幅也限制在靠近–Vs 的某电位点上。
典型的运算放大器允许输出摆幅在电源轨的 2 V 以内,使得±15V 的电源可支持–13V 至+13V 的输出。
图1b 展示了同样的单位增益跟随器,采用30 V 单电源支持供电。
运算放大器的两个电源接线端之间的总电压仍为30 V,但此时采用了单正相电源。
从另一角度考虑,其运行状态是不变的。
只要输入介于运算放大器电源接线端电压 2 V 以内,输入就能跟随输入。
电路可支持的输出范围从+2V 至+28V。
既然任意的运算放大器均能支持此类单电源供电(仅是摆幅限制稍有不同),为何某些运算放大器特别注明用于单电源应用呢?某些时候,输出摆幅在地电平(运算放大器的“ 负相”电源轨)附近受到了极大的限制。
单电源运放图
单电源运放图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。
运算放大器单电源供基本电路大全
运算放大器单电源供基本电路大全我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集,但是这些应用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。
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。
双电源运放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=1000/2πfoR1(F);C2=1000/2πfoRL(F),式中,fo 是所要求最 低输入频率。
若 R1、RL 单位用 K,f0 用 Hz,则求得的 C1、C2 单位为 F。
一般来 说,R2=R3≈2Rf。
图 2 是单电源加法运算放大器。
该电路输出电压 Vo=-RF(V1/Rl+V2/R2+V3/R3),若 R1=R2=R3=RF,则 Vo=-(V1+V2+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。
运放电源供电方式讨论
对运放单电源供电和双电源供电之间的区别作为一个电路设计的初学者,对运放单电源供电和双电源供电之间的区别,往往搞不清楚,下面是对该问题的讨论,我把大家的讨论整理了一下,希望对大家有所帮助。
举个例子,一般的音频功放为啥需要双电源?因为扬声器就是一个电感,两边不能有直流电平。
所以音频功放的输出共模电平只能是地电位。
当然你用一个电容耦合也可以不用双电源。
对于运放自身来说,它的性能只决定于正负端供电电压压差,至于你外部电平是双电源还是单电源,对它来说并无区别,所以如果非要说什么时候可以用双电源,什么时候用单电源供电,应该还是看外部应用环境。
据此而言,运放的供电方式不同,对运放的性能会有什么影响呢?就我了解,运放的供电电源越大,需要的供电电流也越大,运放的功耗就越大,温升也就越高。
运放的温升,对运放性能的影响是显而易见的。
另外,运放采用正负电源供电方式,正负电源的接入顺序,对运放的能耗应该也有影响。
马场清太郎的《运算放大器应用电路设计》这本书里有说明。
意思是:当运放用正负电源供电的时候,正负电源通常不是同时加上的,而是先加-Vcc,后加Vcc,这样一来,耗电会小些~至于原因,估计只有做IC的,才能了解其中详情~单电源供电的运放,如果想对交流信号放大,需要一个提供一个“虚地”。
这种说法,来自TI的一篇应用笔记《《A Single-Supply Op-Amp Circuit Collection》~运放的最大共模输入电压降低,输出摆幅也是降低了的吧?我觉得是有关系的。
最大共模输入电压降低了,可以认为是运放的参考地电位太高了。
而最大输出摆幅,跟这个参考地是有关系的。
最大输出摆幅和参考地没有关系吧~输出摆幅它只和VDD- VEE 相对值有关系。
最大输出摆幅跟参考地,有没有关系,还要看输入信号范围。
比如供电VCC=1V,VEE=-19V,而输入信号,如果不是在-9V波动,而是接近1V波动,最大输出摆幅肯定是减小的,甚至会饱和。
运算放大器基本电路大全
运算放大器基本电路大全我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集,但是这些应用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。
运放的单电源供电与双电源供电的区别word版本
运放的单电源供电与双电源供电的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,只是电压范围只有双电源的一半,输出电压幅度相应会比较小。
运放单电源双电源使用方法
运放单电源双电源使用方法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,只是电压范围只有双电源的一半,输出电压幅度相应会比较小。
运算放大器不供电时输入脚状态
运算放大器不供电时输入脚状态运算放大器是一种常用的电子器件,它在电子设备中起到放大电压、放大电流或调节电流的作用。
然而,在运算放大器没有供电的情况下,它的输入脚状态是怎样的呢?当运算放大器没有供电时,其输入脚状态会呈现出两种不同的情况,分别是单电源模式和双电源模式。
下面我将详细介绍这两种情况的具体表现。
首先,让我们来看看在单电源模式下,运算放大器没有供电时的输入脚状态。
在这种情况下,运算放大器的输出电压将会等于输入电压的反相值。
这是因为在单电源模式下,只有一个电源供电,导致运算放大器的输出电压无法达到负电压,只能取正电压。
因此,为了保持电路平衡,输入脚状态将会反向。
其次,让我们转向双电源模式下,运算放大器没有供电时的输入脚状态。
在这种情况下,由于运算放大器有两个电源供电,可以产生正、负两种输出电压。
当没有供电时,输入脚状态会呈现为四种可能性:与正极相连、与负极相连、接地或是相互悬空。
这取决于具体的电路设计和连接方式。
了解了运算放大器没有供电时的输入脚状态,我们可以得出一些指导意义。
首先,我们应该根据实际需要选择适合的供电模式,单电源或双电源,以保证运算放大器的工作正常。
其次,在进行电路设计时,需要考虑到输入脚状态可能的变化情况,以便为不同情况下的输入信号提供正确的处理方式。
除此之外,我们还需要注意在运算放大器没有供电的情况下,输入脚状态可能对电路其他部分的影响。
特别是在单电源模式下,由于输出电压无法达到负电压,可能会导致偏置电压的不稳定或其他问题。
因此,在实际应用中,我们需要在电路设计和使用过程中充分考虑这些因素,以确保运算放大器正常工作。
总的来说,了解运算放大器没有供电时的输入脚状态对于电子设备的设计和使用都是非常重要的。
我们需要根据具体情况选择适合的供电模式,并在设计过程中考虑输入脚状态的变化可能对电路的影响。
通过科学合理的设计和注意细节,我们可以充分发挥运算放大器的功能,提高电子设备的性能和稳定性。
运放单电源供电
根据叠加定理:
在上面的介绍中我们知道,OPA227 不是轨到轨输入的运放,因此对输入端的电压是有
限制的,峰值为 1V 的正弦波无法直接加到运放的同相端和反相端。因此通过在同相端加入
Vs+/2 的参考电压,使得同相端输入电压达到输入电压范围;又根据放大器负反馈情况下,
下图中 1 点和 2 点电压相等,使得同相端输入电压也能达到输入电压范围。
T
1.00
500.00m
Input
Output
Axis label
0.00
-500.00m
-1.00 0.00
5.00m
10.00m
15.00m
20.00m
如果此时我们将上图的双电源的负电压直接改成 GND,输入相同的信号,我们 会看到如下图所示的输入输出波形,可以看到由于只有正电源供电,输出信号的负 半周无法被输出,为了解决这个问题,我们可以在输入端加入一定的直流偏置,从 而将整个输出电压抬高。
Output
3.00
Axis label
2.00
1.00
Input
0.00
根据上图和叠加定理,我们得到:
-1.00 0.00
10.00m
20.00m
30.00m
40.00m
50.00m
因为这里 R2=R1,整理得到:
为了使输出信号在 VCC/2 = 2.5V 上摆动,可以求得 VREF=1.25V。输入输出信号波形图如 上图右图所示。经过正确偏置的输出信号能以 2.5V 为中心,从而得到了最大的输出摆幅。
4.1 单电源运放
从运算放大器结构上讲,运放在工作时无法分清自己是被双电源供电,还是单电源供 电。任何运放的两个电源端,只要满足有足够的压差,运放就可以工作。不存在单电源专用 运放,或者双电源专用运放。
(完整)经典的运算放大器基本电路大全,推荐文档
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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。
单电源运放图
单电源运放图(一)默认分类 2009-05-11 21:13:06 阅读806 评论0 字号:大中小单电源运放图(一)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。
运放芯 电源方案
运放芯电源方案
运放芯电源方案一般包括单电源供电和双电源供电两种。
在单电源供电方案中,由于取值选取双电源供电两个供电引脚间的电势差,因此本质就是在双电源供电的基础上将供电范围抬升了1/2电势差。
在单电源设计中,输出信号将以“虚地”作为参考电平,因此在信号输入运算放大器之前,需要将信号变换到“虚地”上去。
双电源供电方案中,电源的正负极分别与运放的同相输入端和反相输入端相连。
通常我们会以大地所处的电平作为零电势点。
在直流耦合中,耦合地可以简单的认为将输入信号做了一个电平抬升,因此在这里我们采取加法器的设计,通过加法器将直流信号抬升至“虚地”电平。
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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。
运放的单电源使用方法
本文只要讲解运算放大器在单电源的运用和注意的一些相关问题,同时也举例LM324运放的使用希望本文能给想用单电源供电的朋友的一个帮助。
单电源运放图(一)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。
运放单电源,双电源供电使用方法
运放作为低频电路的主要元件之一,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”。
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,只是电压范围只有双电源的一半,输出电压幅度相应会比较小。
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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。
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