运放双电源供电改为单电源供电及其之间的区别.doc

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运放双电源供电改为单电源供电及其之间的区别

大部分运算放大器要求双电源（正负电源）供电，只有少部分运算放大器可以在单电源供电状态下工作，如LM358（双运放）、LM324（四运放）、CA3140（单运放）等。

需要说明的是，单电源供电的运算放大器不仅可以在单电源条件下工作，也可在双电源供电状态下工作。

例如，LM324可以在、+5～+12V单电源供电状态下工作，也可以在+5～±12V双电源供电状态下工作。

在一些交流信号放大电路中，也可以采用电源偏置电路，将静态直流输出电压降为电源电压的一半，采用单电源工作，但输入和输出信号都需要加交流耦合电容，利用单电源供电的反相放大器如图1（a）所示，其运放输出波形如图1（b）所示。

该电路的增益Avf＝－RF／R1。

R2＝R3时，静态直流电压Vo（DC）＝1／2Vcc。

耦合电容Cl和C2的值由所需的低频响应和电路的输入阻抗（对于C1）或负载（对于C2）来确定。

Cl及C2可由下式来确定：

C1＝1000／2πfoRl（μF）；C2＝1000／2πfoRL（μF），式中，fo是所要求最低输入频率。

若R1、RL单位用kΩ，fO用Hz，则求得的C1、C2单位为μF。

一般来说，R2＝R3≈2RF。

图2是一种单电源加法运算放大器。

该电路输出电压Vo＝一RF（V1／Rl十V2／R2十V3／R3），若R1＝R2＝R3＝RF，则Vo＝一（V1十V2十V3）。

需要说明的是,采用单电源供电是要付出一定代价的。

它是个甲类放大器，在无信号输入时，损耗较大。

思考题　

（1）图3是一种增益为10、输入阻抗为10kΩ、低频响应近似为30Hz、驱动负载为1kΩ的单电源反相放大器电路。

该电路的不失真输入电压的峰—峰值是多少呢?

（提示：

一般运算放大器的典型输入、输出特性如图4所示）；

（2）图5是单电源差分放大器。

若输入电压为50Hz交流电压，V1＝1V，V2＝O．4V，它的输出电压该是多少呢？

区别

运放作为模拟电路的主要器件之一，在供电方式上有单电源和双电源两种，而选择何种供电方式，是初学者的困惑之处，本人也因此做了详细的实验，在此对这个问题作一些总结。

首先，运放分为单电源运放和双电源运放，在运放的datasheet上，如果电源电压写的是（＋3V-＋30V）/（±1.5V-±15V）如324，则这个运放就是单电源运放，既能够单电源供电，也能够双电源供电；如果电源电压是（±1.5V-±15V）如741，则这个运放就是双电源运放，仅能采用双电源供电。

但是，在实际应用中，这两种运放都能采用单电源、双电源的供电模式。

具体使用方式如下：

1：

在放大直流信号时，如果采用双电源运放，则最好选择正负双电源供电，否则输入信号幅度较小时，可能无法正常工作；如果采用单电源运放，则单电源供电或双电源供电都可以正常工作；

2：

在放大交流信号时，无论是单电源运放还是双电源运放，采用正负双电源供电都可以正常工作；

3：

在放大交流信号时，无论是单电源运放还是双电源运放，简单的采用单电源供电都无法正常工作，对于单电源运放，表现为无法对信号的负半周放大，而双电源运放无法正常工作。

要采用单电源，就需要所谓的“偏置”。

而偏置的结果是把供电所采用的单电源相对的变成“双电源”。

具体电路如图：

首先，采用耦合电容将运放电路和其他电路直流隔离，防止各部分直流电位的相互影响。

然后在输入点上加上Vcc/2的直流电压，分析一下各点的电位，Vcc是Vcc,in是Vcc/2,－Vcc是GND,然后把各点的电位减去Vcc/2，便成了Vcc是Vcc/2,in是0,－Vcc是－Vcc/2,相当于是“双电源”！

！

在正式的双电源供电中，输入端的电位相对于输入信号电压是0，动态电压是Vcc是＋Vcc,in是0＋Vin,－Vcc是-VCC，而偏置后的单电源供电是Vcc是＋Vcc,in是Vcc/2+Vin,－Vcc是GND,相当于Vcc是Vcc/2,in是0+Vin,－Vcc是－Vcc/2,与双电源供电相同，只是电压范围只有双电源的一半，输出电压幅度相应会比较小。

当然，这里面之所以可以相对的分析电位，是因为有了耦合电容的隔直作用，而电位本身就是一个相对的概念。

这里用的是反相放大电路，同相的原理类似，就是将输入端电位抬高到Vcc/2，同时注意隔直电容的应用。

电路大家可以在网上找找，

希望对大家有用，如有谬误，请批评指正。

注：

本人做实验用的是324和741。