单电源运算放大器设计：从双电源到实战技巧

本文主要讨论了单电源运算放大器电路设计的关键要点，针对那些通常基于双电源应用的电路设计者，当他们需要将传统双电源电路转换为单电源电路时，所面临的挑战和注意事项。文章开篇提到了作者在出差期间接触到的TI的《ASingle-SupplyOp-Amp CircuitCollection》，虽然这篇文章没有深入理论，但对实际设计者来说却很有实用价值。 首先，运算放大器通常有两个电源引脚，通常标记为VCC+和VCC-，但也可能标记为VCC+和GND。这并不意味着所有运放都必须使用双电源，因为它们可以在不同电压下工作。在非默认电压供电情况下，设计者必须查阅运放的数据手册，了解绝对最大供电电压和电压摆动范围。 对于双电源电路，常见的电压选择有正负15V、正负12V和正负5V，输入和输出电压相对于参考地给出，并且要考虑输出电压的最大摆幅Vom。而在单电源电路中，运放的电源脚通常连接到正电源和地，正电源接VCC+，地接GND。为了保持电路的稳定性，会将正电压的一半作为虚拟地（通常称为“虚拟地”或“半电源”），并与运放输入端相连。这样，运放的输出电压围绕虚拟地摆动，其最大输出电压范围由Voh和Vol分别定义，这两个值在新型运放中会单独给出。 设计者需要注意，尽管虚拟地的概念被广泛使用，但它并不总是代表真正的零电位。在大多数情况下，输入和输出电压实际上是参考电源地的。因此，设计者在使用单电源运放时必须确保正确理解和处理这些细节，以避免电路不稳定或性能下降。如果在阅读原文时遇到困难，可以通过邮件wz_carbon@163.com与作者交流，以获取帮助和澄清疑问。 本文的核心知识点包括单电源运算放大器的供电方式、如何确定虚拟地的使用、参考电压的选择以及如何根据运放数据手册进行电路设计。设计者在实施单电源电路时，应仔细考虑电源管理、电压限制和信号完整性，以确保电路的稳定性和性能。