单电源运算放大器
运放单电源双电源详解TI官网文档
(b) V INV OUT = V ING =–V S = 15V+V S = 30V(a) V ING = +1V OUT = V IN+V S = 15V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 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。
单电源放大器工作原理
单电源放大器工作原理
单电源放大器是一种具有单端输出的运算放大器，其工作原理如下：
输入信号范围大：单电源放大器的输入电压范围较宽，一般可达0~10V或0~5V（直流），有的甚至可达±15V以上。
功耗小：由于采用恒流源作为工作电源，因此功耗较低。
同时，由于其内部无振荡电路及开关元件的参与，故可靠性较高。
稳定性好：因采用恒流供电方式而不需控制栅极驱动电路来稳定工作点，所以其稳定性较好。
在温度较低的情况下也可正常工作（但要注意防止低温下产生自激振荡现象）。
电路结构简单、体积小、重量轻且便于安装调试和维护保养等，适用于对功耗要求较低的场合（如电子手表）。
总之，单电源放大器具有输入信号范围大、功耗小、稳定性好等优点，因此在各种电子设备中得到广泛应用。
单电源差分比例运放输入0v
单电源差分比例运放输入0v
单电源差分比例运算放大器（运放）在电路设计中扮演着至关重要的角色，特别是在需要处理微小信号差异或是对噪声敏感的应用中。
当输入信号为0V时，这种运放的表现尤为关键，因为它直接关系到系统的稳定性和准确性。
在单电源供电的环境下，运放通常只有一个正极供电端，而接地端则作为参考电位。
差分输入是指运放接收两个输入信号，并放大它们之间的差异。
比例运放则意味着输出信号与输入信号之间存在一定的比例关系。
当差分比例运放的输入为0V时，理论上输出也应该是0V或某个固定的偏置电压，这取决于运放的配置和电路设计。
然而，在实际应用中，由于运放内部元件的不完美性、温度变化、电源噪声等因素，输出可能不会完全为零。
这就需要设计者在进行电路设计时，充分考虑这些因素，采取必要的补偿和校准措施。
为了确保运放在0V输入时的性能，设计者通常会选择具有低失调电压、低噪声和高共模抑制比（CMRR）的运放。
这些参数能够衡量运放对于微小信号差异和噪声的敏感性，以及在抑制共模干扰方面的能力。
此外，电路布局和布线也是影响运放性能的重要因素。
合理的布局可以减少寄生电感和电容，从而降低噪声和失真。
布线时还应注意信号线和电源线的隔离，以避免电源噪声对信号造成干扰。
综上所述，单电源差分比例运放在输入为0V时的表现是电路设计中的一个重要考虑因素。
通过选择合适的运放、优化电路布局和布线、以及采取必要的补偿和校准措施，可以确保运放在这种情况下具有稳定且准确的性能。
单电源运算放大器基础
介绍我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是他们都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。
在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。
1． 1电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC －，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。
这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。
但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。
在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。
绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。
一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。
输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限V om以及最大输出摆幅。
单电源供电的电路（图一中右）运放的电源脚连接到正电源和地。
正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。
将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在V om之内。
有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。
这种运放的数据手册中会特别分别指明V oh和V ol。
需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。
（参见1.3节）图一通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。
另外现在运放的供电电压也可以是3V也或者会更低。
运算放大器的单电源供电方法
运算放大器的单电源供电方法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。
双电源运放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=1000/2πfoR1(F)；C2=1000/2πfoRL(F)，式中，fo 是所要求最 低输入频率。
若 R1、RL 单位用 K，f0 用 Hz，则求得的 C1、C2 单位为 F。
一般来 说，R2＝R3≈2Rf。
图 2 是单电源加法运算放大器。
该电路输出电压 Vo=-RF(V1/Rl+V2/R2+V3/R3)，若 R1=R2=R3=RF，则 Vo=-(V1+V2+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 10K、低频响应近似为 30Hz、驱动负载为 1k 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。
单电源供电运放的差分运算放大器
单电源供电运放的差分运算放大器下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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单电源运放电路
单电源运放电路一、概述单电源运放电路是指在电路中只有一个正电源，没有负电源的情况下使用的运放电路。
这种电路常见于便携式设备中，因为它可以减小设备体积和成本。
二、单电源运放的特点1. 只有一个正电源，没有负电源。
2. 输出信号不能超过正电源和地之间的范围。
3. 不能直接连接负载。
三、解决单电源运放的问题1. 偏置电压：由于单电源运放没有负电源，会导致输出信号出现偏置。
解决方法是添加偏置网络或使用带有输入偏置的运放。
2. 输出信号范围：由于输出信号不能超过正电源和地之间的范围，需要添加一个参考电压来限制输出范围。
3. 直接连接负载：由于单电源运放不能直接连接负载，需要添加一个耦合器来隔离直流偏置并提供交流通路。
四、常用的单电源运放配置1. 非反向比例放大器：将输入信号乘以一个系数并输出。
常用于音频处理和传感器接口等应用。
2. 反向比例放大器：将输入信号取反并乘以一个系数并输出。
常用于信号放大和电压调节等应用。
3. 滤波器：将输入信号通过一个滤波器并输出。
常用于音频处理和信号处理等应用。
五、单电源运放的优缺点1. 优点：（1）体积小，成本低。
（2）适合便携式设备。
（3）易于设计和实现。
2. 缺点：（1）输出范围受限制。
（2）偏置电压会影响精度。
（3）不能直接连接负载。
六、应用案例单电源运放常见于便携式设备中，如移动电话、MP3播放器等。
以移动电话为例，它需要使用单电源运放来处理音频信号并驱动扬声器。
在这种情况下，单电源运放可以减小设备体积和成本，并提供高品质的音频输出。
七、总结单电源运放是一种适合便携式设备的运放电路，它具有体积小、成本低等优点。
但是它也存在着输出范围受限制、偏置电压会影响精度等缺点。
在设计单电源运放电路时需要注意解决这些问题，并根据具体应用需求选择合适的电路配置。
运算放大器单电源供电 模拟负半周
运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种重要的电子器件，它可以放大电压信号，进行运算、积分、微分等数学运算，被广泛应用在电子电路中。
在实际应用中，运算放大器的单电源供电和模拟负半周成为了一个重要的研究课题。
1. 运算放大器单电源供电的问题传统的运算放大器通常采用双电源供电，即正负电源供电，但在一些特定的场合，由于系统的需求或者限制，需要采用单电源供电的方式。
这就涉及到了一些问题。
单电源供电将导致运算放大器的输入、输出范围受到限制，无法完全覆盖整个电源范围，在一些特定的应用场合会造成不便或者限制。
需要考虑如何有效地抑制运算放大器在单电源供电情况下的共模电压漂移问题，以保证电路的正常运行。
2. 解决方案针对运算放大器单电源供电的问题，研究人员提出了一些解决方案。
通过改进运算放大器的结构和原理，设计出了一些专门用于单电源供电的运算放大器芯片，解决了输入、输出范围受限的问题，同时在电路设计上进行了优化，提高了电路的性能和稳定性。
针对共模电压漂移问题，研究人员提出了一些有效的抑制方法，采用了新的电路结构和技术，使得运算放大器在单电源供电情况下能够更好地抑制共模电压漂移，提高了电路的稳定性和可靠性。
3. 模拟负半周的问题在运算放大器的实际应用中，由于一些特定的场合，需要进行模拟负半周的计算和处理，但传统的运算放大器在负半周的性能和稳定性存在一些问题，需要进行针对性的改进和优化。
4. 解决方案针对模拟负半周的问题，研究人员提出了一些解决方案。
通过改进运算放大器的内部电路结构和参数设计，使得运算放大器在负半周的性能得到了提高，提高了电路的稳定性和可靠性。
采用了一些新的电路结构和技术，使得运算放大器在负半周的计算和处理能够更加准确和可靠，满足了一些特定应用领域的需求。
5. 结语针对运算放大器单电源供电和模拟负半周的问题，研究人员提出了一些有效的解决方案，通过改进运算放大器的结构和原理，优化电路设计和技术，使得运算放大器在单电源供电和负半周的应用中能够得到更好的性能和稳定性，为实际应用提供了更多的可能性和选择。
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UNIT V °C °C °C/W °C
(V–) – 0.7 to (V+) + 0.7 Continuous –55 to 125 –55 to 125 TJA TJC 150 39 300
Operating Temperature Storage Temperature Junction Temperature
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ELECTRICAL CHARACTERISTICS: VS = 5 V (continued)
At TA = –55°C to 125°C, VS = 5 V, RL = 10 kΩ connected to VS/2, and VOUT = VS/2, unless otherwise noted.
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PRODUCTION DATA information is current as of publication date. Products conform to specifications per the terms of the Texas Instruments standard warranty. Production processing does not necessarily include testing of all parameters.
Wafer-level tested to 95% confidence level. Positive conventional current flows into the input terminals. See Small-Signal Overshoot vs Load Capacitance typical curve. 3
产品 OPA2234MDR (1) 封装 SO-8 表面贴装型封装 封装标识 2234M
有关最新的封装和订购信息，请参阅本数据手册未尾的“封装选择方案附录”。
1
2
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ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS
over operating free-air temperature range (unless otherwise noted)
VALUE Supply Voltage, V+ to V– Input Voltage Output Short-Circuit
English Data Sheet: SGDS040
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4
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ZHCS070 – 2 月 2011 年
ELECTRICAL CHARACTERISTICS: VS = 2.7 V
At TA = –55°C to 125°C, VS = 2.7 V, RL = 10 kΩ connected to VS/2, and VOUT = VS/2, unless otherwise noted.
ZHCS070 – 2 月 2011 年
ELECTRICAL CHARACTERISTICS: VS = 5 V
At TA = –55°C to 125°C, VS = 5 V, RL = 10 kΩ connected to VS/2, and VOUT = VS/2, unless otherwise noted.
PARAMETER OFFSET VOLTAGE Input Offset Voltage vs Temperature (1) vs Power Supply vs Time Channel Separation (Dual) INPUT BIAS CURRENT Input Bias Current (2) Input Offset Current NOISE Input Voltage Noise Density Current Noise Density INPUT VOLTAGE RANGE Common-Mode Voltage Range Common-Mode Rejection INPUT IMPEDANCE Differential Common-Mode OPEN-LOOP GAIN Open-Loop Voltage Gain FREQUENCY RESPONSE Gain-Bandwidth Product Slew Rate Settling Time: 0.1% 0.01% Overload Recovery Time OUTPUT Voltage Output: Positive Negative Positive Negative Short-Circuit Current Capacitive Load Drive (Stable Operation) (3) POWER SUPPLY Specified Operating Voltage Operating Voltage Range Quiescent Current (per amplifier) IQ (1) (2) (3) IO = 0 2.7 250 5 36 550 V V μA ISC G=1 RL = 10 kΩ to VS/2 RL = 10 kΩ to VS/2 RL = 10 kΩ to Ground RL = 10 kΩ to Ground (V+) – 1 0.25 (V+) – 1 0.1 (V+) – 0.65 0.05 (V+) – 0.65 0.05 ±11 1000 V V V V mA pF G = 1, 3 V Step, CL = 100 pF G = 1, 3 V Step, CL = 100 pF (VIN) (Gain) = VS 15 25 16 μs μs μs GBW SR CL = 100 pF 0.35 0.2 MHz V/µs AOL RL = 10 kΩ, VO = 0.25 V to 4 V RL = 2 kΩ, VO = 0.5 V to 4 V 78 75 120 96 dB dB VCM = 2.5 V 107 || 5 1010 || 6 Ω || pF Ω || pF CMRR VCM = 0.5 V to 4 V 0.5 86 106 (V+) – 1 V dB Vn In IB IOS VCM = 2.5 V VCM = 2.5 V f = 1 kHz 25 80 nV/√Hz fA/√Hz –15 ±1 –35 ±12 nA nA VOS dVOS/dT PSRR TA = 25°C, VCM = 2.5 V VCM = 2.5 V Operating Temperature Range VS = 2.7 V to 30 V, VCM = 1.7 V ±3 3 0.2 0.3 20 ±40 ±100 ±600 μV μV/°C µV/V μV/mo μV/V TEST CONDITIONS MIN TYP MAX UNIT
PARAMETER TEMPERATURE RANGE Specified Range Operating Range Storage Thermal Resistance θJA –55 –55 –55 150 125 125 125 °C °C °C °C/W TEST CONDITIONS MIN TYP MAX UNIT
OPA2234M
ZHCS070 – 2 月 2011 年
低功耗、精密 单电源运算放大器
查询样品: OPA2234M
1
特性
• 宽电源范围： – 单电源： VS = 2.7 V 至 36 V – 双电源： VS = ±1.35 V 至 ±18 V 规定性能： – 2.7 V、5 V、和 ±15 V 低静态电流：每个放大器为 250 μ A 低输入偏置电流：35 nA（最大值） 低失调电压：100 μ V（典型值） 高 CMRR、PSRR、和 AOL 双通道版本