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單電源供電
鎖定
- 中文名
- 單電源供電
- 外文名
- Single power supply
- 應 用
- 運算放大器設計、函數發生器
單電源供電定義
雙電源是由一個正電源和一個相等的負電源組成,一般是正負15伏,正負12伏,正負5伏,輸入和輸出電壓都是參考地給出的,一般教課書中的涉及到的運放都採用的是這種雙電源的供電方法,但是在一些實際生產設計中沒有或者只能採用單電源的供電的方法時,就有必要採取相應的解決方法。單電源供電時,正電源接Vcc,電源地接公共地,並需要將正電壓Vcc的一半電壓Vcc/2作為虛地接到運放的同相輸入端,一般也會在中間加個電阻VCCVCC/2在此基礎上,我們再按照要求設計出相應的運放電路,接通電源後,單電源供電就會正常工作Vcc/2可以通過電阻分壓的形式從正電壓Vcc出得到,但是這個可能會降低運放的低頻特性。
單電源供電的運算放大器,一般要加偏置以確保輸出信號的擺幅在供電電源範圍內。單電源供電系統的輸入信號如果以地作為參考,實際上也就是以供電電源的一端作為參考。例如這樣的反向放大器在輸入信號為正電壓時,由於輸出不可能低於最低供電電壓,所以不能正常工作。當輸入信號不是以地作為參考,參考電平與地的差值將隨信號一起放大,除非這個參考電平是作為共模電壓出現的。因此,要對輸入信號進行偏置才能獲得想要的輸出電壓。為解決這個問題,自然想到了信號採用交流耦合的方法。但是,採用交流耦合輸入和輸出都需要有耦合電容,而耦合電容的存在影響了電路的低頻響應,降低了帶寬。當採用同相配置時,放大器靜態輸出會通過反饋迴路影響輸入端的偏置電壓,處理起來很麻煩。
單電源供電設計要求
運算放大器有同相正偏、同相反偏、反相正偏、反相反偏四種配置方式,其參考電壓可由一個低阻的電壓源如電壓跟隨器構成,也可直接由電源芯片提供。為了取得最大的動態範圍,使信號在大的動態範圍內保持工作在線性區而不進入正向或負向飽和區,對放大器的放大倍數和偏置電壓,提出以下要求:
可以採用以下步驟來設計單電源供運算放大器:
1)首先確定無失真輸入信號最大值、無失真輸入信號最小值、電壓放大倍數a,
2)再根據上式解出b,再根據b的符號,確定是四種配置方式的哪一種,再通過解方程就可以完成電路設計。
單電源供電應用
信號發生器是指產生所需參數的電測試信號的儀器,按照信號波形可分為正弦信號、函數信號、脈衝信號和隨機信號發生器等四大類,電路的搭建可以採用由運算放大器及分離元件或是單片集成函數發生器構成。在市場上雖然已有功能齊全、性能指標較高、價格較貴的標準產品,但其許多功能在實際的教學實訓中遭遇閒置,造成了資源的嚴重浪費。一般的運算放大器大多采用雙電源供電方式,對供電條件要求較高。
以LM324為核心器件,採用單電源供電方式,通過“正弦波→方波→三角波”的思路,其中正弦波採用RC橋式振盪電路產生,再通過過零比較器產生方波,然後經過RC積分電路產生三角波,該方案採用單電源供電方式對電源的要求不高,可以減少功耗和成本實現電路結構簡單,並能產生性能較好的正弦波、方波和三角波信號,振幅和頻率穩定且調節範圍較寬方便調試。