单电源运算放大器设计指南：经典应用转为单电源电路

本文主要探讨了如何利用各种运算放大器构建单电源电路，对于那些在电路设计中面临单电源供电需求的工程师具有重要意义。文章首先澄清了一个常见误解，即运算放大器的电源引脚标记（如VCC+和VCC-或GND）并不决定其本质是单电源还是双电源，而是取决于具体的应用和运放的工作电压范围。设计师在使用单电源运放时，需要特别关注运放的供电电压，包括绝对最大供电电压、电压摆动范围等参数，这些都会影响运放的性能和稳定性。 在双电源电路中，运放通常由一个正电源（例如+15V或+12V）和一个负电源（与正电源电压相同）供电，输入和输出信号相对于地参考。而在单电源电路中，如图一所示，运放的电源脚连接至正电源和地，其中正电源引脚接VCC+，地接GND。为了实现单电源操作，正电源电压的一半被当作虚拟地（Vref）连接到运放的输入端，这样输出电压将围绕这个虚拟地摆动，其摆幅限定在Vom以内。某些新型运放可能有多个输出电压极值，Voh和Vol分别代表最高和最低输出电压，这些都需要在设计时予以考虑。 值得注意的是，虽然虚地的概念在某些应用中可以方便地参考输入和输出，但通常情况下，输入和输出是参照电源地的。因此，设计者在使用单电源运放时，必须确保其工作在合适的电源电压范围内，并遵循正确的信号处理方法，以避免潜在的问题。 总结来说，本文提供了一个实用指南，帮助读者理解和设计基于单电源的运算放大器电路，强调了在单电源环境下正确选择和使用运放的关键要素。同时，它也鼓励设计师深入学习理论知识，以确保电路的性能和可靠性。