运算放大器的单电源供电双电源供电详解
单电源电压供电是运算放大器最常见的应用问题之一。当问及“型号为OPAxyz， 能否采用单电源供电？”，答案通常是肯定的。在不启用负相电源电压时， 采用单电源电压驱动运算放大器是可行的。并且，对使用高电压及大电流运算放大器的特定应用而言，采用单电源供电将使其切实的获益。
考虑如图 1a 历险所示的基本运算放大器连线图。运算放大器采用了双电源供电（也称平衡[balanced]电源或分离
[split]电源）。注意到此处运算放大器无接地。而事实上，可以说运算并不会确认地电位的所在。地电位介于正相电压及负相电压之间，但运算放大器并不具有电气接线端以确定其确切的位置。
图 1. 简易单位增益缓冲器的运算放大器连线示意图，举例说明了分离电源供电(a)与单电源供电(b)的相似性。
图 1 所示电路连接为电压跟随器，因此输出电压与输入电压相等。当然，输出跟随输入的能力是有限的。随着输入电压正相摆幅的增大，在某些接近正相电源的电位点上，输出将
无法跟随输入。类似的，负相输出摆幅也限制在靠近 –Vs 的某电位点上。典型的运算放大器允许输出摆幅在电源轨的 2 V 以内，使得 ±
15V 的电源可支持 –13V 至 +13V 的输出。
图 1b 展示了同样的单位增益跟随器，采用 30 V 单电源支持供电。运算放大器的两个电源接线端之间的总电压仍为 30 V，但此时采用了单正相电源。从另一角度考虑，其运行状态是不变的。只要输入介于运算放大器电源接线端电压 2 V 以内，输入就能跟随输入。电路可支持的输出范围从 +2V 至 +28V。
既然任意的运算放大器均能支持此类单电源供电（仅是摆幅限制稍有不同），为何某些运算放大器特别注明用于单电源应用呢？
某些时候， 输出摆幅在地电平（ 运算放大器的“ 负相”电源轨）附近受到了极大的限制。如图 1b 所示， 应用的输入信号参考地电平，此时，运算放大器将无法准确的处理小于 2 V的输入信号。而“单电源运算放大器”则能很好的应对此类特殊的应用。尽管如此， 仍可采用许多不同的方式将标准的运算放大器用于单电源应用中，并实现较好的总体性能。应对
此类应用的关键即在于对运算放大器的局限性（对其电源轨附近的电压信号进行处理之时）的理解。
如图 1b 所示，导致标准运算放大器无法处理地电平附近信号的原因有两个：(1)共模范围限制；(2)输出电压 摆幅能力。
此类性能特点通过图 2 的图形描述得到了很直观的展示。电压范围与电源电压相关，指示了给定运算放大器的正常功能。以共模范围为例，通常采用图示说明其与诸如温度等参数的关系。图 2 假定的电源为 ±
15V，但还是很容易将负相电源轨设想为地。在图 2a
中，注意到运算放大器的共模范围为 -13 V 至 +13.5泰勒斯威夫特
V。对于运算放大器输入端低于 -13 V 或高于 +13.5 V
的电压信号而言，差分输入级将无法正常运作。
类似的，运算放大器的输出级也会将输出摆幅限制在电源电压附近。此项特性取决于负载，
并同时取决于外设的温度。图 2b 展示了运算放大器的输出摆幅性能与负载电流的关系曲线。在25°C 时，对于 l0kW 的负载（电流约为 ±1mA）而言，输出摆幅为 –13.8V 至 +12.8V。
咽字组词©1986 Burr-Brown Corporation
ZHCA054
AB-067
Printed in U.S.A. March, 1986
还有我歌词
放大器具有典型的共模范围及输出特性，只要将输入及输出电压约束在必要的限度以内，即可实现良好的单电源运作。简言之，电路配置必须在适当的使用范围内运作。
以图 3 所示的电路为例，输入及输出均以齐纳二极管所形成的“浮动地(floating ground)”为参考。齐纳二极管通过 Rz 牛奶柴偏置并设定偏置电流。由于 苹果手机网络不好VIN 及 VOUT 都参考同一浮动地，齐纳电压的精度或稳定性已不是最重要的。VIN 及 VOUT 均可采用双极型信号（以浮动地为参考）。当 +V = 蜻蜓为什么是益虫30V 且 VZ = 15V 之时，其运行与采用标准分离电源的状况类似。在该电路中， 负载电流流入浮动地，与齐纳二极管的电流（等于齐纳电流减去负相负载电流）相叠加。所选取的齐纳二极管必须能应对该附加的电流。若齐纳电流允许接近零，浮动地的电压将由于齐纳二极管的截止而快速降关于尊严的名言低。因此，Rl 值必须小心选取以确保齐纳二极管电流在任意运算放大器负载状况下都保持正向。
