TI单电源运放应用指南：从双电源到单电源设计

本文档是一篇关于单电源运算放大器电路设计的实用指南，由作者王桢分享，他在出差期间发现并翻译了TI公司的《ASingle-SupplyOp-Amp CircuitCollection》。文章针对那些通常基于双电源设计的经典运算放大器应用图集，强调在实际电路设计中，特别是在单电源供电环境下工作的挑战。 在双电源电路中，运算放大器通常由VCC+和VCC-两个电源供电，这些引脚在数据手册中可能标记为VCC+和GND，尽管如此，这并不意味着所有运放都只能这样接线。实际上，运放可以工作在多种电压范围，设计师需查阅数据手册以确定其绝对最大供电电压和电压摆动限制。 对于常见的双电源电路，如图一左边所示，它使用一个正电源（例如+15V或+12V）和一个与其相等的负电源（-15V或-12V），输入和输出电压相对于地参考。输出电压的摆幅受到Vom（最大输出电压摆动）的控制。 然而，当设计单电源电路时，如图一右边所示，运放的电源脚连接到正电源（VCC+）和地（GND）。通过将正电源电压分半，形成一个虚拟地（通常称为VDD或Vref），将其连接到运放的输入端。这样，运放的输出电压围绕这个虚拟地进行摆动，其摆幅限制在Vom内。部分新型运放具有不同的最高输出电压Voh和最低输出电压Vol，设计者需要注意这些特性。 值得注意的是，尽管某些情况下设计者可能会使用虚拟地作为输入或输出参考，但通常情况下，输入和输出还是参照电源地。因此，设计者在使用单电源运放时，需要深入理解虚拟地的概念，以及如何正确设置它的电压值，以确保电路的稳定性和性能。 此外，虽然本文没有深入理论探讨，但作者推荐对运算放大器有深入兴趣的读者查阅《OpAmps for Everyone》等其他资料以获得更全面的理解。最后，作者表示自己英语水平有限，欢迎读者指出文章中的错误，并可以通过电子邮件wz_carbon@163.com与他交流。 这篇文章提供了一个宝贵的资源，帮助模拟电路设计者在单电源运算放大器设计中避免常见误区，提高设计效率和电路的可靠性。