单电源运放设计指南：从原理到实战应用

本文档深入解析了单电源运算放大器的工作原理和设计要点。首先，作者澄清了一个常见的误解，即运算放大器通常有两个电源引脚，尽管标识可能有所不同（如VCC+和VCC-或VCC+和GND），但这并不意味着运放只能是单电源或双电源供电。实际上，许多运放可以在非标准电压下工作，这就需要设计师查阅运放的数据手册，了解其绝对最大供电电压和电压摆动范围。 在双电源运算放大器中，电路通常由一个正电源和一个等电压的负电源构成，常见的供电电压有±15V、±12V和±5V。输入和输出信号相对于地给出，且有输出电压的最大摆幅限制Vom。然而，对于单电源电路（如图一右所示），运放的电源脚直接连接到正电源和地，其中一个引脚接VCC+，另一个引脚接地。为了实现单电源工作，半电源电压（例如VCC+/2）被用作虚拟地，运放的输出电压则围绕这个虚拟地波动，且输出摆幅同样受限于Vom。 值得注意的是，某些新型运放可能具有两个不同的最高输出电压Voh和最低输出电压Vol，这意味着在设计时需要特别关注这些参数。尽管虚拟地的概念在某些情况下被用于参考输入和输出，但实际应用中，输入和输出通常参照电源地。因此，设计单电源运放电路时，必须确保理解并正确处理这些细节，以确保电路的稳定性和性能。 文章强调，虽然本文提供了一些基础的单电源运放设计指导，但若想深入学习运放理论，还是推荐参考像《OpAmps for Everyone》这样的专业教材。同时，作者也欢迎大家提出意见和问题，以便共同进步。整个文档的目标是帮助读者克服在设计过程中遇到的单电源运放转换难题，提升设计技能。