运算放大器单电源设计
运算放大器单电源设计
运算放大器的供电存在两种形式,单电源供电以及双电源供电。在运放电源的设计中普遍采用双电源供电的方式,例如仪表运算放大器INA129的供电电压范围根据芯片手册可以得知为±2.25-±18V,同时其可以采取4.5-36V的单电源的供电方案。在真实的设计案例时,往往得到负电源是较为困难的,因此采用单电源供电的方式可以一定程度的减轻设计难度。
明确单电源设计的方法,首先需要明确一个物理学概念。电压——即电势差,是一个相对值,基于参考点得到的一个数值,通常我们常常取大地所处的电平作为零电势点。我们观察INA129的单双电源供电范围不难发现,单电源供电就是双电源供电两个供电引脚间的电势差。换个说法,单电源供电就是在双电源供电的基础上将供电范围抬升了1/2电势差。当我们采用双电源给INA129运算放大器供电的时候,给信号输入端给定一个正弦信号,其输出摆幅围绕在0电势点处,也就是通常所说的“地”附近。从前文我们可知单电源供电就是在双电源供电的基础上,整体抬升了1/2电势差,因此我们可以认为当输入一个正弦信号后,运放的输出信号将在1/2电势差处做正弦摆动。参考“地”电平这一概念,通常可以将这个1/2电势差叫做“虚地”。因此单电源供电的原理就是基于电势差这一物理学概念,在具体的设计中我们只需要将原本的地电平换做“虚地”。
明确了单电源供电的原理,如何真正的将其应用到实际电路中去。通常我们运算放大器的输入信号是基于“地”电平给定的参考,在单电源的设计中我们的输出信号将以“虚地”作为参考电平,因此在信号输入运算放大器之前,需要将信号变换到“虚地”上去。在实际的设计中,针对输入信号的不同,我们将这个信号变换过程分为“直流耦合”及“交流耦合”。
在直流耦合中,我们知道耦合地可以简单的认为将输入信号做了一个电平抬升,因此在这里我们采取加法器的设计,通过加法器将直流信号抬升至“虚地”电平。
在图片中我们可以看到我们的供电电压为5V,因此我们的虚地电平在2.5V,因此当运放不存在输入信号时,运放的输入引脚将存在一个2.5V的电平。由于加法器的特性,加法器的输出等于两个输入之和的一半,因此按照这种说法,我们的耦合电压应该为5V。而这里采取的却是4.9V?不禁引起疑问。在上文中我们提到了在单电源供电方案中运放的输出信号将围绕着虚地摆动,因此为了充分的放大前级的输出信号范围,根据前级输出信号的中值我们来做加法器计算。也就是说当前级信号中值输入运放时,运放的输出信号就是“虚地”,当输入信号没有达到中值则输出信号将小于“虚地”反之则大于“虚地”,近似的模拟出了一个类似于交变电流信号信号变换的过程。在这里选定的信号中值是0.1V,也就不难算出耦合电压为4.9V。注意在实际的电路中,如果存在多个信道,不同的信道将存在不同的耦合电压,因此在这里的设计过程中我们一半就采用运放的供电电压作为耦合电压,那虚拟电平将是(5+0.1)/2=2.55V,会一定程度上丧失运放精度范围,但是同较少的设计复杂程度这种损失我们通常可以忽略不计。
在交流耦合时,处理过程同直流耦合相类似,但更为简单只需要将“虚地”直接耦合进输入信号即好,实际电路如下图。
交流耦合需要注意的一点就是当存在多级信号时,在多级之间的耦合是需要考虑采用交流耦合的方式,否则抬升的地电平将被放大引起较大的直流偏移。解决方法很简单,在级联的过程中串接电容即可将地电平滤除掉。
参考书籍:A-Single-Supply-Op-Amp-Circuit-Colletion 来自德州仪器(TI)公司撰写
书籍链接:https://pan.baidu.com/s/1YE9jaPVf-UucnGEXJ0Oa6g
提取码:82bw
运算放大器单电源设计相关推荐
- 运算放大器单电源应用中的使用齐纳二极管偏置方法
运算放大器单电源应用中的偏置方法除了使用大电阻使运放输出达到电源电压的一半外,还有使用齐纳二极管(稳压管)方法也能得到达到应用目的. 下面就推荐几个齐纳二极管(分别对应着电源电压是+15V,+12V, ...
- TI高精度实验室-运算放大器-第九节-低失真运算放大器的设计
TI高精度实验室-运算放大器-第九节-低失真运算放大器的设计 本课程第一部分讲解THD+N的测量方法,第二部分讲解运放输入级失真,第三部分讲解运放输出级失真,第四部分讲解外部失真源头,例如供电.Hig ...
- 运算放大器单电源供电和双电源供电
一.发展历史: 1.出于保障信号放大线性度的要求,最开始运放都是双电源供电,一个正电源一个负电源且绝对值相同: 2.后来为了应变便携设备低功耗的需求,不少厂家就推出了单电源供电的运放来适应这种减少电源 ...
- 运算放大器加法器设计学习笔记
运算放大器构成加法器 可以分为同相加法器和反相加法器 第一种:同相加法器 举个栗子:Vin1=0.4*Sin(wt) 也就是一个正弦信号 Vin2=1V 那么要实现两个信号的叠加 ...
- 模拟IC设计入门——CMOS运算放大器设计
模拟IC设计入门 本文主要参考复旦大学何红松学长的硕士学位论文<CMOS高性能运算放大器研究与设计>,在准备开始模集课程设计前进行了通读,并将自己认为重要的点提取. 一.基本概念 1.CM ...
- 两级运算放大器设计与仿真
两级运算放大器的设计与仿真 0.两级运算放大器的设计步骤 运算放大器(简称运放)是许多模拟系统和混合信号系统中的一个完整部分.各种不同复杂程度的运放被用来实现各种功能:从直流偏置的产生到高速放大或滤波 ...
- 用linux集成电路版图设计,集成电路版图设计教程2012版本
马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转社区. 您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册 x 集成电路版图设计教程 平装 – 2012年5月22日 曾庆贵 (作者), 姜玉稀 (作者) ...
- 【运算放大器】反相放大电路仿真应用
目录 一.反相放大电路原理(简化电路) 二.反相放大电路电路原理(实际特性) 2.1原理图 2.2实际电路 三.虚短 虚断 3.1 虚短 3.2 虚断 四.作业 4.1 (反相)放大电路设计 4.2 ...
- Sallen-Key低通滤波器设计
01 Sallen-Key滤波器 一.背景介绍 近期由于需要测试所搭建的高阻抗信号源放大电路,其中包括有低通滤波器,所以研究了 Sallen-Key topology[1] 相关滤波电路电路.如下是 ...
- [电子设计大赛]射频宽带放大器设计报告
射频宽带放大器 摘要:该设计实现的射频宽带放大器,由固定增益放大部分.可变增益放大部分.单片机控 制部分组成.固定增益放大部分由宽带电流反馈型运算放大器OPA695构成,采用同相放大电 路,可变增益放 ...
最新文章
- Excel—SUMPRODUCT用法指南
- BPM实例分享:如何设置表单字体样式
- bash之预定义变量
- java观察者模式在spring中的应用_Spring源码之spring中的观察者模式和监听器的使用...
- webx学习(三)——Webx Turbine
- 检查压缩包是否损坏_工业脉冲布袋除尘器安装前的检查工作
- APT攻防整理-攻击方法/工具
- stata 空间杜宾模型_一文读懂空间计量及stata应用(二)(附lr检验、动态空间面板杜宾/滞后模型dofile等)...
- python列索引行的数据公式_python中pandas数据分析基础3(数据索引、数据分组与分组运算、数据离散化、数据合并)...
- 如何解决WIN10提示0x8007007b错误问题
- 学习python的摸鱼日常
- OPPOR9plusmA_官方线刷包_救砖包_解账户锁
- 嵌入式工程师必备技能--如何使用示波器查看IIC波形
- 联想Y50-70笔记本更换固态硬盘SSD记录
- 在OpenCV里使用背景去除
- jQuery之属性操作
- Winyao 8125-M2-C NGFF KEY A+E RTL8125B 工业2.5G千兆网卡
- 使用 Clipper 库的一些问题记录
- Java 封装MyStock,封装MyAccount,封装MyPoint
- 工业智能网关BL110应用之九十三: 实现西门子S7-1500 PLC接入OPC UA云平台
热门文章
- 因为迁移,所以出卖(1)
- php 足迹 表设计,成长的足迹设计方案
- doxygen 教程 linux,使用Doxygen生成全中文的chm、pdf帮助文档的方法
- WORD出现VBE6EXT.OLD不能被加载的问题
- 游戏本自动掉帧_实用 | 大夏天,如何解决卡顿掉帧?
- Connect Four四子棋c++程序 - 显示窗口(0)
- 数据库系统原理与应用教程(031)—— MySQL 的数据完整性(四):定义外键(FOREIGN KEY)
- 价值博客们--by 刘末鹏
- 主要计算机硬件部件,计算机硬件各部件的主要功能
- 编辑ListView(Edit,Update,Inse