单电源运放电路详解与设计要点

本文主要讨论的是单电源运放电路图的设计与应用，特别是在双电源运放电路普遍存在的背景下，如何有效地将其转换为单电源模式。作者分享了一次出差经历，提到TI的《ASingle-SupplyOp-Amp Circuit Collection》，强调了单电源运放电路设计的特殊性，它需要设计师具备更深入的理解，因为单电源电路相较于双电源电路在设计时需要额外考虑电源管理、供电范围和接地策略。 首先，所有运算放大器通常配备两个电源引脚，标记为VCC+和VCC-或VCC+和GND，尽管某些情况下标识可能会有所不同。这并不意味着运放只能在这种标称电压下工作，实际应用中需要查阅数据手册，了解运放的绝对最大供电电压和电压摆动限制。 在双电源系统中，常见的电源配置如正负15V、12V或5V，输入和输出电压以参考地为基准，且有输出电压摆幅的极限Vom。然而，单电源电路中，运放的电源脚通常接至正电源和地，例如VCC+或GND，通过将正电压分半形成“虚地”连接到输入，输出电压围绕这个虚拟参考点波动，其摆幅受限于Vom。 值得注意的是，部分新型运放具有不同极性的最高输出电压Voh和最低输出电压Vol。在设计过程中，设计师应避免随意使用虚地作为输入或输出参考，而应确保大部分情况下，输入和输出都参照电源地进行设计。此外，单电源电路设计者需要对电源管理有更细致的控制，以确保电路的稳定性和性能。 理解和掌握单电源运放电路图的构建原则对于电子设计工程师来说至关重要，因为它不仅涉及到基本的电路原理，还涉及电源选择、电路布局和误差分析等多个方面。在实际操作中，细心参考运放的规格文档，结合实际应用需求，才能设计出高效、稳定的单电源运放电路。