單電源的真正含義是什么？

　　簡(jiǎn)介：在過(guò)去只使用電池的時(shí)候，單電源完全就是個(gè)行業(yè)術(shù)語(yǔ)。如果市場(chǎng)營(yíng)銷人員將“單電源”標(biāo)簽貼在放大器上，所帶動(dòng)的興趣和銷量將會(huì)體現(xiàn)出這類產(chǎn)品的吸引力。現(xiàn)在仍是如此，但您的確需要知道這個(gè)詞的真正含義。

　　放大器通常有五個(gè)終端：非反相輸入、反相輸入、正電源、負(fù)電源和輸出。沒(méi)錯(cuò)，有兩個(gè)輸入、一個(gè)輸出和兩個(gè)電源引腳(圖1)。注意，沒(méi)有接地引腳。實(shí)際上，設(shè)計(jì)人員可將負(fù)電源連接至 50V，將正電源連接至 55V，只要產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)允許的電源范圍是 5V即可。在該配置中，如果輸入引腳和輸出引腳符合輸入范圍和負(fù)載要求，那么單電源或雙電源放大器都能良好工作。

　　我們回過(guò)頭來(lái)定義一下“單電源”應(yīng)用的含義。設(shè)計(jì)人員可利用這種電路確保電源電壓之差符合電池電壓范圍或盡可能最低。最終目的是減少電路功耗。這樣，電源電壓范圍(V+ – V–) 就可低至有源組件允許的最小值。

　　具體到運(yùn)算放大器時(shí)這又代表什么呢?輸入輸出性能特征必須盡量接近電源。實(shí)際上，最好是非反相輸入 (VIN+) 和反相輸入 (VIN–)輕微高出或低于電源電壓幾百毫伏。

     放大器輸出端則是另一個(gè)問(wèn)題。如果輸出引腳 (VO)能夠高于和低于電源引腳最好。然而，還有可驅(qū)動(dòng)負(fù)載并需要最小工作壓降的內(nèi)部晶體管(圖 2)。

　　圖2. OPA314 的簡(jiǎn)化原理圖

　　在圖 2 中，輸入共模電壓范圍超出電源軌(V+ 和 V–)200mV。對(duì)于 0 至 5V 電源，輸入范圍是 –200mV 至5.2V。您可以注意到在該互補(bǔ)型輸入級(jí)中有一個(gè) N 通道輸入差分對(duì)與 P 通道差分對(duì)并聯(lián)。在該電路中，當(dāng)輸入電壓接近正電軌時(shí)N通道差分對(duì)啟動(dòng)，而在輸入電壓接近和超出負(fù)電壓軌時(shí) P 通道差分對(duì)啟動(dòng)。

　　該器件具有 AB 類輸出級(jí)，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的輸出驅(qū)動(dòng)功能。對(duì)于高達(dá) 10 千歐的電阻式負(fù)載而言，輸出擺幅一般在任何一個(gè)電軌的 5mV以內(nèi)。對(duì)于該規(guī)范來(lái)說(shuō)，負(fù)載電阻器偏置至接地。

　　假設(shè)該放大器電源引腳上的電壓是 +2.5V (V+) 和 –2.5V (V–)。這種情況下，VIN+ 和 VIN– 的輸入擺幅等于 –2.7V 至+2.7V(包括)。此外，輸出負(fù)載電阻器可偏置至 –2.5V。

　　問(wèn)題出現(xiàn)了，“我能將我的信號(hào)電源放大器與不對(duì)稱電源一起使用嗎?”答案是可以。切記，放大器沒(méi)有接地參考。但是，如果您想通常任意放大器獲得接地參考，無(wú)論是單電源放大器還是雙電源放大器，都要注意輸入共模、輸入擺幅以及輸出擺幅規(guī)范。您必須花些時(shí)間將產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)技術(shù)規(guī)范轉(zhuǎn)換成應(yīng)用的電源條件。