運算放大器的單電源供電方法,operational amplifier with single power supply

關鍵字：運算放大器的單電源供電方法

大部分運算放大器要求雙電源(正負電源)供電，只有少部分運算放大器可以在單電源供電狀態下工作，如LM358(雙運放)、LM324(四運放)、CA3140(單運放)等。需要說明的是，單電源供電的運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下工作。例如，LM324可以在、+5～+12V單電源供電狀態下工作，也可以在+5～±12V雙電源供電狀態下工作。
在一些交流信號放大電路中，也可以采用電源偏置電路，將靜態直流輸出電壓降為電源電壓的一半，采用單電源工作，但輸入和輸出信號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，其運放輸出波形如圖1(b)所示。

該電路的增益Avf＝－R_F／R1。R2＝R3時，靜態直流電壓Vo(DC)＝1／2Vcc。耦合電容Cl和C2的值由所需的低頻響應和電路的輸入阻抗(對于C1)或負載(對于C2)來確定。Cl及C2可由下式來確定：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。一般來說，R2＝R3≈2RF。

圖2是一種單電源加法運算放大器。該電路輸出電壓Vo＝一R_F(V1／Rl十V2／R2十V3／R3)，若R1＝R2＝R3＝R_F，則Vo＝一(V1十V2十V3)。需要說明的是,采用單電源供電是要付出一定代價的。它是個甲類放大器，在無信號輸入時，損耗較大。

思考題(1)圖3是一種增益為10、輸入阻抗為10kΩ、低頻響應近似為30Hz、驅動負載為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，V2＝O．4V，它的輸出電壓該是多少呢？