单电源与双电源供电：运放电路设计解析

"电源供电和单电源供电是运算放大器工作中的重要概念。双电源供电通常涉及一个正电源和一个负电源，如正负15V、正负12V或正负5V，而单电源供电则仅使用正电源与地线。在单电源系统中，运放的输入和输出电压参考点可以是电源电压的一半，形成虚拟地，输出电压在这个范围内摆动。新型运放可能有不同最高和最低输出电压限制，如Voh和Vol。设计时需注意输入输出参考电源地，可能需要隔直电容以隔离虚地和地之间的直流电压。单电源供电电路常使用Rail-to-Rail运放，以充分利用电压摆幅，但并非所有Rail-to-Rail运放的输入和输出都能承受轨至轨电压。" 在电子电路设计中，运算放大器（运放）是不可或缺的组件，其供电方式直接影响其性能和应用场景。双电源供电模式下，运放的两个电源引脚分别连接正电源和负电源，提供对称的工作电压范围，如VCC+和VCC-或VCC+和GND。而单电源供电时，运放的正电源引脚连接到正电源，负电源引脚连接到地线，通过分压形成虚拟地，使得运放在单电源环境下也能实现类似双电源的电压摆幅。 单电源供电的电路设计更加复杂，因为输入和输出通常需要参考电源地，而不是虚拟地。为了处理这种差异，设计师需要在输入和输出端添加隔直电容，以防止直流电压影响电路性能。此外，现代运放中，Rail-to-Rail运放设计旨在解决单电源供电时电压摆幅受限的问题，允许输出电压接近电源电压的极限，但并非所有Rail-to-Rail运放都能在输入和输出两端同时实现这一特性。 在转换双电源电路为单电源电路时，设计师必须熟悉运放的数据手册，确保供电电压在绝对最大值范围内，并考虑电压摆动限制（Vom）。随着技术发展，运放的供电电压可以低至3V甚至更低，这要求设计师选择适合低电压工作的Rail-to-Rail运放，并确保其在实际应用中的兼容性和稳定性。 在进行运放电路设计时，理解电源供电方式、电压摆幅、虚地概念以及Rail-to-Rail运放的特性至关重要。设计师应具备灵活应对各种电源条件的能力，以满足不同应用的需求。对于初学者，掌握这些基础概念和技巧是迈向专业电路设计的第一步。