单电源运放供电策略与应用实例

关于运放供电的几个问题主要涉及运算放大器的电源选择及其对性能的影响。首先，运算放大器的供电方式取决于其工作电压范围和处理信号的电压特性。许多运放设计需要双电源（正负电源）供电，以确保在全范围内的线性操作，避免进入饱和区导致非线性行为。例如，LT1167并非轨对轨运放，它在单电源模式下需要较大的负偏压，至少比电源电压最小值大1.9V，以确保工作在非饱和区域。 单电源运放如LM358、LM324和CA3140等在特定条件下可以工作，但它们通常推荐使用更宽的电源电压范围以提供更大的信号处理能力。在交流信号放大电路中，通过电源偏置电路可以实现单电源操作，通过降低静态直流输出电压至电源电压的一半，同时信号输入和输出需通过交流耦合电容隔离直流偏移。 在单电源供电情况下，特别是在信号源和运放输入端间添加交流耦合电容至关重要。这是因为运放通常以电源地作为参考，若直接连接会导致输入信号的直流分量被引入，超出运放的输入范围，影响信号的正确放大。通过交流耦合，输入和输出参考相同的系统地，同时避免了直流偏移对运放性能的影响。 图1(a)所示的单电源反相放大器，其增益Avf等于反馈电阻RF与输入电阻R1的比值。静态直流输出电压Vo(DC)在R2和R3相等时为Vcc的一半。耦合电容C1和C2的选择基于电路的低频响应需求以及输入阻抗（对C1）或负载（对C2）。计算公式为：C1 = 1000 / (2 * π * f0 * Rl) μF，C2的选择则依赖于电路负载特性。 理解运放的供电策略对于正确设计和应用运放电路至关重要，确保信号处理的线性和有效性，尤其是在考虑到电源限制和信号特性的情况下。