第4章 单电源运放设计技术

《运算放大器权威指南》（第3版）

4.1 单电源与双电源

前一章中假定的是所有运放都是以双电源供电的，此时电源两个端电压大小相等、极性相反，而两个电源之间的中心抽头与地相连。任何接地的输入信号源也自动以电源的中心电压（地电位）为参照，因此输出电压也自动以地电位为参照。

单电源系统没有双电源系统那么方便的地电位参照，因此必须用偏置电路来保证输出电压的摆幅位于两个正确的电压之间。

4.2 联立方程组

线性运放的传递函数被限制为一条直线方程：

根据斜率m和截距b的正负号，这条直线方程可以有四种不同的解：

m和b的符号是由电路指标确定的。

4.3.1 范例1

电路方程：

比较系数可得：

以一个电路指标为例：当$V_{IN}=0.01V$时$V_{OUT}=1V$；当$V_{IN}=1V$时$V_{OUT}=4.5V$；$R_L=10kΩ$，使用$5\%$的电阻容差，以及$V_{CC}=5V$，$R_{REF}=5V$。

4.3.2 范例2

以一个电路指标为例：当$V_{IN}=0.2V$时$V_{OUT}=1.5V$；当$V_{IN}=0.5V$时$V_{OUT}=4.5V$；$R_L=10kΩ$，使用$5\%$的电阻容差，以及$V_{CC}=5V$，$R_{REF}=5V$。

4.3.3 范例3

以一个电路指标为例：当$V_{IN}=-0.1V$时$V_{OUT}=1V$；当$V_{IN}=-1V$时$V_{OUT}=6V$；$R_L=100Ω$，使用$5\%$的电阻容差，以及$V_{CC}=V_{REF}=10V$。

4.3.4 范例4

以一个电路指标为例：当$V_{IN}=-0.1V$时$V_{OUT}=1V$；当$V_{IN}=-0.3V$时$V_{OUT}=5V$；$R_L=10kΩ$，使用$5\%$的电阻容差，以及$V_{CC}=V_{REF}=5V$。

4.4 小结

单电源运放的设计通常要包含某种形式的偏置，因此单电源运放的设计需要一些规则和方法：