單電源運放
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-14
單電源運放的實例教程
在設計單電源電路時需要比雙電源電路更加小心，設計者必須要完全理解這篇文章中所述的內容。
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1.1
電源供電和單電源供電
所有的運算放大器都有兩個電源引腳，一般在資料中，它們的標識是VCC＋和VCC－，但是有些時候它們的標識是VCC＋和GND。這是因為有些數據手冊的作者企圖將這種標識的差異作為單電源運放和雙電源運放的區別。但是，這并不是說他們就一定要那樣使用――他們可能可以工作在其他的電壓下。在運放不是按默認電壓供電的時候，需要參考運放的數據手冊，特別是絕對最大供電電壓和電壓擺動說明。
絕大多數的模擬電路設計者都知道怎么在雙電源電壓的條件下使用運算放大器，比如圖一左邊的那個電路，一個雙電源是由一個正電源和一個相等電壓的負電源組成。一般是正負15V，正負12V和正負5V也是經常使用的。輸入電壓和輸出電壓都是參考地給出的，還包括正負電壓的擺動幅度極限Vom以及最大輸出擺幅。
單電源供電的電路(圖一中右)運放的電源腳連接到正電源和地。正電源引腳接到VCC＋，地或者VCC－引腳連接到GND。將正電壓分成一半后的電壓作為虛地接到運放的輸入引腳上，這時運放的輸出電壓也是該虛地電壓，運放的輸出電壓以虛地為中心，擺幅在Vom 之內。
有一些新的運放有兩個不同的最高輸出電壓和最低輸出電壓。這種運放的數據手冊中會特別分別指明Voh和Vol 。
展開 我們經常看到很多非常經典的運算放大器應用圖集，但是這些應用都建立在雙電源的基礎上，很多時候，電路的設計者必須用單電源供電，但是他們不知道該如何將雙電源的電路轉換成單電源電路。在設計單電源電路時需要比雙電源電路更加小心，設計者必須要完全理解這篇文章中所述的內容。
1．1 電源供電和單電源供電
所有的運算放大器都有兩個電源引腳，一般在資料中，它們的標識是VCC＋和VCC－，但是有些時候它們的標識是VCC＋和GND。這是因為有些數據手冊的作者企圖將這種標識的差異作為單電源運放和雙電源運放的區別。但是，這并不是說他們就一定要那樣使用――他們可能可以工作在其他的電壓下。在運放不是按默認電壓供電的時候，需要參考運放的數據手冊，特別是絕對最大供電電壓和電壓擺動說明。
絕大多數的模擬電路設計者都知道怎么在雙電源電壓的條件下使用運算放大器，比如圖一左邊的那個電路，一個雙電源是由一個正電源和一個相等電壓的負電源組成。一般是正負15V，正負12V和正負5V也是經常使用的。輸入電壓和輸出電壓都是參考地給出的，還包括正負電壓的擺動幅度極限Vom以及最大輸出擺幅。
單電源供電的電路(圖一中右)運放的電源腳連接到正電源和地。正電源引腳接到VCC＋，地或者VCC－引腳連接到GND。將正電壓分成一半后的電壓作為虛地接到運放的輸入引腳上，這時運放的輸出電壓也是該虛地電壓，運放的輸出電壓以虛地為中心，擺幅在Vom 之內。
有一些新的運放有兩個不同的最高輸出電壓和最低輸出電壓。這種運放的數據手冊中會特別分別指明Voh 和Vol 。需要特別注意的是有不少的設計者會很隨意的用虛地來參考輸入電壓和輸出電壓，但在大部分應用中，輸入和輸出是參考電源地的，所以設計者必須在輸入和輸出的地方加入隔直電容，用來隔離虛地和地之間的直流電壓。
展開 BA96632是一款集成電源級的單芯片全數字音頻放大器，專為立體聲放大系統設計。該芯片集成了多功能數字音頻信號處理功能、高性能高保真全數字PWM調制器以及兩個大功率全橋式MOSFET功率級。
其音頻增強功能可提供更先進的聽覺體驗，適用于便攜式藍牙音箱、AI音箱、電視/監聽音箱及無低音炮音響系統等小型化音頻設備。
BA96632支持接收8kHz至192kHz采樣率的數字串行音頻數據，在立體聲模式下無需散熱器即可輸出2×35瓦功率。芯片內置混頻器和雙四路濾波器，可實現揚聲器響應補償、參數均衡等核心音頻信號處理功能。所有功能均可通過I2C總線接口的內部寄存器值進行控制。
展開 我們經常看到很多非常經典的運算放大器應用圖集，但是這些應用都建立在雙電源的基礎上，很多時候，電路的設計者必須用單電源供電，但是他們不知道該如何將雙電源的電路轉換成單電源電路。
在設計單電源電路時需要比雙電源電路更加小心，設計者必須要完全理解這篇文章中所述的內容。
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電源供電和單電源供電
所有的運算放大器都有兩個電源引腳，一般在資料中，它們的標識是VCC＋和VCC－，但是有些時候它們的標識是VCC＋和GND。這是因為有些數據手冊的作者企圖將這種標識的差異作為單電源運放和雙電源運放的區別。但是，這并不是說他們就一定要那樣使用――他們可能可以工作在其他的電壓下。在運放不是按默認電壓供電的時候，需要參考運放的數據手冊，特別是絕對最大供電電壓和電壓擺動說明。
絕大多數的模擬電路設計者都知道怎么在雙電源電壓的條件下使用運算放大器，比如圖一左邊的那個電路，一個雙電源是由一個正電源和一個相等電壓的負電源組成。一般是正負15V，正負12V和正負5V也是經常使用的。輸入電壓和輸出電壓都是參考地給出的，還包括正負電壓的擺動幅度極限Vom以及最大輸出擺幅。
單電源供電的電路(圖一中右)運放的電源腳連接到正電源和地。正電源引腳接到VCC＋，地或者VCC－引腳連接到GND。將正電壓分成一半后的電壓作為虛地接到運放的輸入引腳上，這時運放的輸出電壓也是該虛地電壓，運放的輸出電壓以虛地為中心，擺幅在Vom 之內。有一些新的運放有兩個不同的最高輸出電壓和最低輸出電壓。這種運放的數據手冊中會特別分別指明Voh 和Vol 。
展開 讓我們看看驅動一個負載的運放的輸出。下面是一塊簡單的電路和電路板。
Dave: 好，讓我們把討論做的有趣一些。對于輸入偏置級的電壓參考來說，怎么樣？
Tamara: 圖7所示為具有增益為2的單電源運放配置。
圖7
：
簡單
的運算放大器以及電壓參考電路
Dave:
電壓參考偏置均以電源電壓的一半來輸入以獲得最佳的輸入范圍。
Tamara: 這次我們為排版選擇采用雙層電路板(上次那塊板子采用四層板)。第二層幾乎是完整的接地層，在輸入和輸出線上是兩條跳線，如圖8所示。
圖8
：
單運放及其電壓參考電路的印刷電路板排版
Dave: 讓我們跟蹤電流的路徑(圖9a和圖9b)。
圖9a和圖9b：在參考電壓中的交流以及直流路徑
Tamara:
工程師們有時會混淆交流以及直流路徑，因此，讓我們把交流高頻路徑標記為藍色，而把直流路徑標記為綠色。
Dave: 我要深入探討一下。我用實線把驅動電路標出，因為它們的電流大多數在頂層流動并且回路用虛線表示，因為它們在接地層上的流動占突出地位。
Tamara: 你真厲害！
Dave: 你可能認為，參考電源僅僅是直流電源，但是，它也是放大器中交流電路的一部分。要核查在參考電路中的高頻電流路徑。
Tamara: 我特別想知道，無源元件的堆疊如何讓你干凈地引入輸入線并在U2、R4、C3和C5之間共享一小塊接地焊盤。
Dave: 那并沒有阻止我構建一條從R3至那個輸入網絡的緊湊(布局很好)的反饋路徑。
Tamara: 高頻路徑是短且緊湊的，其環路通過輸出旁路電容器C5以及參考旁路電容器C3。我猜測那就是為什么你把C3放在放大器U2附近，而不是放在上面的參考芯片U1旁邊。在頂層上它們甚至共享額外的接地連接。
Dave: 沒錯。
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單電源運放的最新內容
BA96632是一款集成電源級的單芯片全數字音頻放大器，專為立體聲放大系統設計。該芯片集成了多功能數字音頻信號處理功能、高性能高保真全數字PWM調制器以及兩個大功率全橋式MOSFET功率級。
其音頻增強功能可提供更先進的聽覺體驗，適用于便攜式藍牙音箱、AI音箱、電視/監聽音箱及無低音炮音響系統等小型化音頻設備。
BA96632支持接收8kHz至192kHz采樣率的數字串行音頻數據，在立體聲模式下無需散熱器即可輸出
這是因為有些數據手冊的作者企圖將這種標識的差異作為單電源運放和雙電源運放的區別。但是，這并不是說他們就一定要那樣使用――他們可能可以工作在其他的電壓下。在運放不是按默認電壓供電的時候，需要參考運放的數據手冊，特別是絕對最大供電電壓和電壓擺動說明。
這里有一個有關濾波器設計的協定，這里的濾波器均采用單電源供電的運放組成。濾波器的實現很簡單，但是以下幾點設計者必須注意：
1. 濾波器的拐點(中心)頻率
2. 濾波器電路的增益
3. 帶通濾波器和帶阻濾波器的的Q值
4.
Tamara: 圖7所示為具有增益為2的單電源運放配置。
圖7
：
簡單
的運算放大器以及電壓參考電路
Dave:
電壓參考偏置均以電源電壓的一半來輸入以獲得最佳的輸入范圍。
Tamara: 這次我們為排版選擇采用雙層電路板(上次那塊板子采用四層板)。第二層幾乎是完整的接地層，在輸入和輸出線上是兩條跳線，如圖8所示。
這里有一個有關濾波器設計的協定，這里的濾波器均采用單電源供電的運放組成。
