单电源运放应用指南：从双电源到单电源转换

"TI的《A Single-Supply Op-Amp Circuit Collection》中文翻译，介绍了如何在单电源环境下应用运算放大器，强调了设计单电源电路时的注意事项，包括电源引脚的定义、电压摆动限制以及输入输出电压的参考点。" 在电子电路设计中，运算放大器（运放）是不可或缺的元件，通常用于信号放大、滤波、比较等任务。当设计电路时，运放的供电方式分为单电源供电和双电源供电。双电源供电运放通常使用一个正电源和一个等值负电源，使得输入和输出电压可以涵盖整个电源电压范围，例如±15V、±12V或±5V。然而，随着技术的发展和低电压系统的需求增加，单电源供电运放的应用越来越广泛。 单电源供电运放仅使用一个正电源和地，这意味着它们的输入和输出电压必须在单一电源电压范围内。为了在单电源系统中使用传统的双电源运放电路，设计者需要对电路进行改造，确保所有电压参考点和摆动范围适应新的电源条件。例如，通过引入虚拟地（V virtual ground），可以将正电源电压的一半作为输入和输出的参考点，这样运放的输出电压就能在虚拟地两侧波动。 在单电源运放中，电源引脚的标识可能是VCC+和VCC-，或VCC+和GND。虽然这些标识有时被用来区分单电源和双电源运放，但实际操作中，运放可能在不同电压下工作。设计者必须查阅具体运放的数据手册，了解其绝对最大供电电压和电压摆动范围，以避免损坏器件。 输入电压和输出电压的参考点在单电源系统中至关重要。在许多应用中，输入和输出电压是以电源地（GND）为参考的，而非虚拟地。因此，设计者需要特别注意输入信号的偏置和输出电压的限制，尤其是对于那些具有不同最高和最低输出电压（Voh和Vol）的新型运放。 在单电源供电运放应用中，设计者必须具备全面的理解，包括电源管理、噪声抑制、失调电压补偿以及非理想运放特性（如输入偏置电流、共模抑制比等）的影响。此外，还需要考虑电源纹波、接地回路和电源分布对电路性能的影响。通过深入理解这些知识点，设计者能够成功地将双电源电路转换为单电源电路，满足各种低电压、便携式设备的需求。 单电源供电运放应用图集提供了一个实用的指南，帮助工程师在有限的电源条件下实现高效、可靠的电路设计。它不仅涵盖了基本概念，还提醒了设计者在实际操作中需要注意的细节，从而避免潜在的问题，提高电路的稳定性和性能。