单电源供电运放电路设计
使用单电源的运放交流放大电路(含同相和反相输入式)教学教材
使用单电源的运放交流放大电路(含同相和反相输入式)使用单电源的运放交流放大电路在采用电容耦合的交流放大电路中，静态时，当集成运放输出端的直流电压不为零时，由于输出耦合电容的隔直流作用，放大电路输出的电压仍为零。
所以不需要集成运放满足零输入时零输出的要求。
因此，集成运放可以采用单电源供电，其-VEE端接"地"(即直流电源负极)，集成运放的+Vcc端接直流电源正极，这时，运放输出端的电压V0只能在0～+Vcc之间变化。
在单电源供电的运放交流放大电路中，为了不使放大后的交流信号产生失真，静态时，一般要将运放输出端的电压V0设置在0至+Vcc值的中间，即V0=+Vcc／2。
这样能够得到较大的动态范围；动态时，V0在+Vcc／2值的基础上，上增至接近+Vcc 值，下降至接近0V，输出电压uo的幅值近似为Vcc／2。
图3请见原稿1．2．1 单电源同相输入式交流放大电路图3是使用单电源的同相输入式交流放大电路。
电源Vcc通过R1和R2分压，使运放同相输入端电位由于C隔直流，使RF引入直流全负反馈。
所以，静态时运放输出端的电压V0=V-≈V+=+Vcc／2；C通交流，使RF引入交流部分负反馈，是电压串联负反馈。
放大电路的电压增益为放大电路的输入电阻Ri=R1／R2／rif≈R1／R2，放大电路的输出电阻R0=r0f≈0。
1．2．2 单电源反相输入式交流放大电路图4是使用单电源的反相输入式交流放大电路。
电源V cc通过R1和R2分压，使运放同相输入端电位为了避免电源的纹波电压对V+电位的干扰，可以在R2两端并联滤波电容C3，消除谐振；由于C1隔直流，使RF引入直流全负反馈。
所以，静态时，运放输出端的电压V0=V-≈V+=+Vcc／2；C1通交流，使RF引入交流部分负反馈，是电压并联负反馈。
放大电路的电压增益为放大电路的输入电阻Ri≈R，放大电路的输出电阻R0=r0f≈0。
2 运放交流放大电路的设计在设计单级运放交流放大电路时，(1)选择能够满足使用要求的集成运算放大器。
单电源运放电路
单电源运放电路
单电源运放电路是一种常见的电路设计，常用于需要单电源供电的应用中。
与双电源运放电路相比，单电源运放电路只需一种电源电压，更加简单且经济。
本文将介绍单电源运放电路的基本原理和常见应用。
单电源运放电路的基本原理是通过一个供电电源，将运放的非反相输入端接地，反相输入端通过电阻和电容网络与电源相连，从而实现幅值放大和信号的运算。
在单电源运放电路中，由于电源电压范围的限制，输出信号的幅值可能受到一定的限制。
单电源运放电路的常见应用包括放大电路、滤波电路、积分电路和微分电路等。
在放大电路中，单电源运放电路可以将输入信号放大到更高的幅值，以满足特定应用的要求。
滤波电路利用单电源运放电路的特性，可以消除输入信号中的高频干扰，实现信号的滤波效果。
积分电路和微分电路则利用单电源运放电路对输入信号进行积分和微分运算，广泛应用于信号处理和控制系统中。
为了实现更好的性能，单电源运放电路通常需要采取一些措施来解决电源电压范围限制带来的问题。
例如，可以通过添加偏置电路来保证输出信号的偏置电压正确，以避免信号失真。
此外，还可以采用电源电压稳压器来提供稳定的电源电压，以保证电路的正常工作。
总之，单电源运放电路是一种简单且经济的电路设计，常用于单电源供电的应用中。
通过合理的设计和措施，可以实现信号的放大、滤波、积分和微分等功能，满足不同应用的要求。
运放单电源放大电路设计方法_刘立钧
虑以下几个参数：
开环增益 Ao 在给定的运算精度如 0.1%条件下
应满足1/(AO ⋅ F) ≤0.1%，其中 F 为反馈系数，如图
1、图 2 所示电路 F
=
R1 R1 + R f
。若闭环增益 A f 近
似 100，即 R f R1
= 100 ，则 AO >105。
带宽 BW 对小信号而言，运放闭环带宽与闭环
为 20kHz。
f L1
=
1 2πR1C1
fL2
=
1 2πRLC2
fL3
=
2πR2
1 //
R3C3
Vin C1 R1 1kΩ +
+Vcc R2 100kΩ +
C3
Rf 50kΩ +Vcc
－∞
+ +
uA741
100kΩ R3
C2 +
Vout RL
图 1 反相输入放大器
高速运放一般采用电流反馈式，为了不使大阻
运放输出端直流电位接近 Vcc 或 0，而这种情况下
运放内部晶体管已进入饱和或截止区从而对输出
电压箝位。一般来说输出交流电压幅值应控制在小
于（Vcc/2-1.5V），否则会产生削峰失真。若要扩大
输出电压峰值可采用轨对轨运放。在直流放大器中
运放输出端的静态电压误差可用
∆VO
=
(1 +
Rf R1
)VOS
3 单电源供电运放电路
3.1 反相交流放大器 为使电路能对交流信号放大而不失真，单电源
供电的运放两输入端和输出端静态电压不能为 0， 必须大于输出交流信号幅值，一般取电源电压 Vcc 值的一半。图 1 中 R2R3 为静态偏置电阻，这样运 放的输入输出端的静态电压 Vcc2。为减小由于输入 偏流产生的失调误差应使 Rf =R2//R3，一般来说 R2、 R3 的阻值在 Vcc 为 12V~15V 时取 100kΩ；Vcc 为 5V
单电源供电的交流放大运放电路
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。
02-8.19 单电源供电放大电路
R Ui
C1
R
Rf R1
-
+
Ec
Rf
-
Ec/2
Uo Ec/2 +
单电源供电放大电路
直流通路
制作单位：北京交通大学电子信息工程学院 《模拟电子技1018.5.5 单电源供电放大电路
集成运放通常采用双电源供电，其中负电源主要提供差 分放大级的发射极电源（静态工作点）。
当使用单电源供电时，为保证电路有合适的静态点，运 放的输入级由外电路提供偏置电压。
Rf
Ec
Rf
Ui
R R1 -
+
-
Ec/2
Uo Ec/2 +
R 单电源供电放大电路
直流通路
90/1011.直流偏置：两个偏置电阻分压，在同相端得到Ec/2的直
流
偏压，Uo=Ec/2。
2A.U当f (jUωi输) 入交R1流时1R/，(fj ω C1 )
Rf R1
jωR1C1 1 j ω R 1C 1
C很大
Rf R1
注：Uo中包含有Ec/2的直流电压，外接负载时，可加隔直电容。
单电源运放交流放大器的设计
单电源运放交流放大器的设计单电源运算放大器(如LM324类)采用一组正电源供电，使用比较方便.但作为交流放大器使用时，使用不当会产生信号失真.例如，图1是想利用单电源运放构成一个同相输入放大器，但输出信号却产生了负向切割失真.一些使用者误认为，单电源运放不适合在交流放大器中使用.其实，这是由于使用不当造成的因为单电源运放只能输出V≥0的信号，而在图1中，要求输入信号在运放同相输入端出现时必须高于地电位(V+＞0).假如输入端是一个带有直流成份的正弦信号，通过隔直电容后将是一个失去直流成份的纯交流信号.在交流信号的负半周(V+＜0)，输出端不可能输出V＜0，所以负半周将被切割.图1解决单电源运放产生的交流信号的失真问题，可以在运放同相输入端加直流偏置，使运放在静态时输出端有一个直流偏置电压输出.这样，当交流信号输入时，输出信号将在左右变化，在动态范围之内，信号不会失真，如图2所示.输出端静态偏置电压一般可以为供电电源电压的1/2左右，以输出信号不产生失真为原则.本文以图3所示的同相输入运放电路为例，说明单电源运放交流放大器的设计方法.图2图3因运算放大器工作在线性放大区，由电路线性迭加原理可知，总输出为直流输出与交流输出之和，即(1)式中,0、I为直流输出、输入信号；、i为交流输出、输入信号；Av为同相输入运放的放大倍数.(2)静态设计只与直流参数有关，由图3知(3)为推出一般表达式，可令(4)假设将运放输出直流电压偏置在某一V值，使(5)考虑到运放直流输出为(6) 将(3)(4)(5)式代入(6)式，整理得(7)在实际应用电路中，一般都是先确定放大器的放大倍数，即R4/R3.如果设定V为某一值，即可由(5)式和(7)式求出K值及输入端偏置电阻的比值KR .再选定R1、R2之间任一个数值，就可以算出全部电路参数.例设计一个电压放大倍数为10倍的同相放大器.因A v=10，取R3=10kΩ，代入(2)式可求出R4=90kΩ.如果将V0设定为Ec/2，由(5)式得K=1/2.将A v值及K值代入(7)式，求出K R=19.取R2=10kΩ，由(4)式可求出R1=190kΩ.一般情况下，各电阻值取相近系列值即可.如果交流放大倍数精度要求较高，R3可用精密微调电阻调节使之满足要求.直流偏置电压V是为了保证运放能正常工作，一般不需精确调定.由于交流放大电路采用隔直电容耦合，直流偏差不会逐级放大传递.反相输入单电源运算放大器实用电路见图4，它的总输出为图4(8)式中第1项仍为直流偏置设定项.上面推出的同相输入运放的直流参数设计仍适用，只是在反相输入时，其交流放大倍数为根据上述设计原则，还可以设计出其它类型的交流放大电路，不再赘述.另外，单电源运放如不用隔直电容，也可用于单极性信号Vi ＞0、V＞0的电路中.例如某些单极性的D/A接口电路，在同相输入时，不加直流偏置即可正常工作.在反相输入时，必须加直流偏置.考虑到输入信号源的内阻，上述关于偏置的计算式仍适用.这种电路当输入信号上升时，输出的是一个下降信号，偏置设计应留出这一下降空间，否则信号将失真.参考文献：［1］章诗白. 模拟电子技术基础(下册) ［M］. 北京：人民教育出版社，1981. ［2］梁明理. 电子线路(下册) ［M］. 北京：高等教育出版社，1991.。
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。
运放单电源偏置电压电路
运放单电源偏置电压电路
单电源偏置电压电路常用于需要使用单电源（如+5V或+12V）供电的运放电路中，以生成一个静态直流偏置电压，以便使正极和负极输入端的直流电位在适当的电平上。
这种电路通常使用集成电路LM324或LM358等运放来实现。
下面是一个经典的单电源偏置电压电路图：
这个电路的原理：
在这个电路中，一个1K欧姆的电阻接在正极输入端和偏压电阻R2之间，而R2与电源之间有一个电容C1。
当电源接通时，C1开始充电，使
R2的电压逐渐上升至接近正电源电压的水平。
在这段时间内，由于电容旁路输入电阻和偏置电阻足够大，使得输入电流很小，这也保持了输入直流水平。
但是当C1充满时，输出电压就不再改变了，接着电阻R1与1K电阻串联，以形成一个电压分压器，从而形成偏置电压。
偏置电压可以根据需要变化，只需要改变R1和R2。
最后，注意到电容C2用于提供一定的隔离和高频衰减。
在高负载或高干扰环境下，C2可以适当调整。
总之，单电源偏置电压电路是一种简单而有效的电路，可用于实现单电源供电的运放电路中的输入偏置电压。
它能够保持输入直流水平，并产生一个相对恒定而可调的偏置电压。
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单电源供电运放电路设计
模拟电路设计，在学习中还属于薄弱环节。
以设计单电源供电、由运用运放构成、输入方波、输出三角波的电路为例，探讨一下设计中一些需要考虑的问题。
1.运放双电源供电
运放通常使用正负相等的双电源供电，输入信号和输出信号均以“地”（电位为0）为参考点。
图
图双电源供电电路需要关注如下问题：
（1）电路的静态（输入信号为0，输入端接地）时，同相、反相输入端直流电位应近似为0（理想为0），输出端为0（0为运放理想情况，实际可能相差较大，因为运放开环具有极高增益、且有运放的失调、R的差异等）。
静态输出不为0的解决办法是：在电容上并联一个100--500倍R的电阻，使电路在静态时形成-100到-500倍增益的放大电路，选用100—500倍R的并联电阻，是让RC的积分特性仍近似为RC确定（100-500R的影响近似忽略）。
此时输出静态电压若还有较小的输出静态电位偏差（指不为0），可通过运放的调零电路解决。
电路如图所示。
图
（2）运放反相输入端的电阻，称为静态平衡（匹配）电阻，主要抵消运放输入电流在输入端产生微小差模直流电压。
这里需要注意，运放的两个输入端必须有直流通路，为其提供输入电流，这样运放才能在放大状态下正常工作。
LT1226运放内部的输入部分电路见图。
除加电源外，只有给运放内部T1、T2的基极适当的直流偏置（适当的直流电位及基极电流），才能工作于放大区。
图
2. 运放单电源供电
运放使用单电源供电，需要将电路的静态工作电位调整到。
即两个输入端及输出端的静态电位均应为。
解决的办法之一是通过两个电阻分压，提供给运放的输入端。
类似与晶体管电路中讲到的分压式负反馈偏置电路，分压电路需要有稳定的分压值，使基极电流的影响可以忽略。
电路见图。
-+i v o R m V +m -V
图
图中：
（1）由于反相输入端的电阻R串接了电容，没有直流通过了，所以同相输入端的直流匹配电阻换为100R，与反馈电容并联的电阻实现直流匹配（这里忽略了两个10R电阻的影响）。
（2）两个10R电阻分压得到中间电压，由于其电阻为同相输入端电阻（100R）的十分之一，得到的值的误差会小于10%。
（3）由于输入信号不会是中间点为的方波信号，这里通过隔直流电容提供给波形转换电路。
同样的理由，输出信号通过隔直流电容后提供给负载。
（4）两个隔直流电容（100C）为100倍的C，取值理由是让其只起隔直流作用，基本不影响RC构成电路的充放电时间的计算（或曰：充放电只由RC确定，两个100C的影响可忽略；再或曰：两个100C的容抗远小于C，电路的充放电只由RC确定）。
（5）电路中相关100R、100C是指取值是R、C的100倍，关于倍数，可根据需求（精度等）适当调整（如10--500倍）。
例如100R与R的倍数越小，输出波形的变形（三角波的失真）可能越大。
3.关于RC的选取
（1）如果输入信号的频率、幅度已经确定，可根据输入信号高、低电平的持续时间、输出三角波的幅度等确定RC。