運(yùn)放雙電源供電改為單電源供電及其之間的區(qū)別

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1、運(yùn)放雙電源供電改為單電源供電及其之間的區(qū)別大部分運(yùn)算放大器要求雙電源(正負(fù)電源)供電，只有少部分運(yùn)算放大器可以在單電源供電狀態(tài)下工作，如LM358(雙運(yùn)放)、LM324(四運(yùn)放)、CA3140(單運(yùn)放)等。需要說(shuō)明的是，單電源供電的運(yùn)算放大器不僅可以在單電源條件下工作，也可在雙電源供電狀態(tài)下工作。例如，LM324可以在、+5～+12V單電源供電狀態(tài)下工作，也可以在+5～±12V雙電源供電狀態(tài)下工作?！　≡谝恍┙涣餍盘?hào)放大電路中，也可以采用電源偏置電路，將靜態(tài)直流輸出電壓降為電源電壓的一半，采用單電源工作，但輸入和輸出信

2、號(hào)都需要加交流耦合電容，利用單電源供電的反相放大器如圖1(a)所示，其運(yùn)放輸出波形如圖1(b)所示。該電路的增益Avf＝－RF／R1。R2＝R3時(shí)，靜態(tài)直流電壓Vo(DC)＝1／2Vcc。耦合電容Cl和C2的值由所需的低頻響應(yīng)和電路的輸入阻抗(對(duì)于C1)或負(fù)載(對(duì)于C2)來(lái)確定。Cl及C2可由下式來(lái)確定：C1＝1000／2πfoRl(μF)；C2＝1000／2πfoRL(μF)，式中，fo是所要求最低輸入頻率。若R1、RL單位用kΩ，fO用Hz，則求得的C1、C2單位為μF。一般來(lái)說(shuō)，R2＝R3≈2RF。圖2是一種單電

3、源加法運(yùn)算放大器。該電路輸出電壓Vo＝一RF(V1／Rl十V2／R2十V3／R3)，若R1＝R2＝R3＝RF，則Vo＝一(V1十V2十V3)。需要說(shuō)明的是,采用單電源供電是要付出一定代價(jià)的。它是個(gè)甲類放大器，在無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，損耗較大。思考題　(1)圖3是一種增益為10、輸入阻抗為10kΩ、低頻響應(yīng)近似為30Hz、驅(qū)動(dòng)負(fù)載為1kΩ的單電源反相放大器電路。該電路的不失真輸入電壓的峰—峰值是多少呢?(提示：一般運(yùn)算放大器的典型輸入、輸出特性如圖4所示)；(2)圖5是單電源差分放大器。若輸入電壓為50Hz交流電壓，V1＝1V，

4、V2＝O．4V，它的輸出電壓該是多少呢？區(qū)別運(yùn)放作為模擬電路的主要器件之一，在供電方式上有單電源和雙電源兩種，而選擇何種供電方式，是初學(xué)者的困惑之處，本人也因此做了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)，在此對(duì)這個(gè)問題作一些總結(jié)。首先，運(yùn)放分為單電源運(yùn)放和雙電源運(yùn)放，在運(yùn)放的datasheet上，如果電源電壓寫的是（＋3V-＋30V）/（±1.5V-±15V）如324，則這個(gè)運(yùn)放就是單電源運(yùn)放，既能夠單電源供電，也能夠雙電源供電；如果電源電壓是（±1.5V-±15V）如741，則這個(gè)運(yùn)放就是雙電源運(yùn)放，僅能采用雙電源供電。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，這兩

5、種運(yùn)放都能采用單電源、雙電源的供電模式。具體使用方式如下：1：在放大直流信號(hào)時(shí)，如果采用雙電源運(yùn)放，則最好選擇正負(fù)雙電源供電，否則輸入信號(hào)幅度較小時(shí)，可能無(wú)法正常工作；如果采用單電源運(yùn)放，則單電源供電或雙電源供電都可以正常工作；2：在放大交流信號(hào)時(shí)，無(wú)論是單電源運(yùn)放還是雙電源運(yùn)放，采用正負(fù)雙電源供電都可以正常工作；3：在放大交流信號(hào)時(shí)，無(wú)論是單電源運(yùn)放還是雙電源運(yùn)放，簡(jiǎn)單的采用單電源供電都無(wú)法正常工作，對(duì)于單電源運(yùn)放，表現(xiàn)為無(wú)法對(duì)信號(hào)的負(fù)半周放大，而雙電源運(yùn)放無(wú)法正常工作。要采用單電源，就需要所謂的“偏置”。而偏置的結(jié)

6、果是把供電所采用的單電源相對(duì)的變成“雙電源”。具體電路如圖：首先，采用耦合電容將運(yùn)放電路和其他電路直流隔離，防止各部分直流電位的相互影響。然后在輸入點(diǎn)上加上Vcc/2的直流電壓，分析一下各點(diǎn)的電位，Vcc是Vcc,in是Vcc/2,－Vcc是GND,然后把各點(diǎn)的電位減去Vcc/2，便成了Vcc是Vcc/2,in是0,－Vcc是－Vcc/2,相當(dāng)于是“雙電源”?。≡谡降碾p電源供電中，輸入端的電位相對(duì)于輸入信號(hào)電壓是0，動(dòng)態(tài)電壓是Vcc是＋Vcc,in是0＋Vin,－Vcc是-VCC，而偏置后的單電源供電是Vcc是＋Vc

7、c,in是Vcc/2+Vin,－Vcc是GND,相當(dāng)于Vcc是Vcc/2,in是0+Vin,－Vcc是－Vcc/2,與雙電源供電相同，只是電壓范圍只有雙電源的一半，輸出電壓幅度相應(yīng)會(huì)比較小。當(dāng)然，這里面之所以可以相對(duì)的分析電位，是因?yàn)橛辛笋詈想娙莸母糁弊饔?，而電位本身就是一個(gè)相對(duì)的概念。這里用的是反相放大電路，同相的原理類似，就是將輸入端電位抬高到Vcc/2，同時(shí)注意隔直電容的應(yīng)用。電路大家可以在網(wǎng)上找找，希望對(duì)大家有用，如有謬誤，請(qǐng)批評(píng)指正。注：本人做實(shí)驗(yàn)用的是324和741。