DC 偏置电源对运算放大器性能参数的影
响
本文阐述了直流偏置电源对敏感模拟应用中所使用运算放大器（op amp）产生的影响，此外还涉及了电源排序及直流电源对输入失调电压的影响。另外，本文还介绍了一种通过线性稳压器（一般不具有追踪能力）轻松实施追踪分离电源的方法，以帮助最小化直流偏置电源带来的一些不利影响。
在许多运算放大器电路中，直流偏置电源会影响运算放大器的性能，特别是在与高位计数模数转换器（ADC）一起使用或者用于敏感传感器电路的信号调节时。直流偏置电源电压决定放大器的输入共模电压以及许多其他规范。
在上电期间，必须协调直流偏置电源的顺序来防止运算放大器锁闭。这样会毁坏、损坏或者阻止运算放大器正常运行。本文解释了追踪电源对运算放大器的重要性，并介绍了一种利用通常不具有追踪能力的线性稳压器轻松实施一个追踪分离电源的方法。
给一个运算放大器供电有两种常见方法。第一种也是最简单的一种方法是使用一个单一正电源，如图 1 （a）所示。第二种方法是使用一个分离（双）电源（如图1 （b）所示），其同时具有一个正电压和一个负电压。这种分离电源在许多模拟电路中都非常有用，因为它允许包括零电压电位的输入信号或者在正与负之间摇摆的输入信号。
图 1 运算放大器供电选项
不管使用哪一种方法，输入共模电压都由电源电压决定。输入共模电压只是两个电压的算术平均数。方程式 1 可用于计算输入共模电压，其中 VP 为正电压轨的值，而 VN 为负电压轨的值。
就一个单电源系统而言，VN 始终为零，因为运算放大器的负电源轨连接到接地电位。
利用图 1 所示数值，单电源运算放大器具有一个 7.5V 的输入共模电压，而分离电源运算放大器有一个 0V 的输入共模电压。
一些运算放大器可以工作在单电源结构也可以工作在分离电源结构中。一些运算放大器甚至可以同非对称分离电源（VP 大小与 VN 不等）一起工作。所有情况下，设计人员都需要验证运算放大器是否能够支持期望的电源配置结构。
另外，许多运算放大器都具有使用分离电源的特点。因此，如果一个运算放大器专为单电源结构中分离电源运行而设计，则可能会存在一些性能差异。
使用对称分离电源时，正负电压必须互相追踪，特别是在电路初次上电时。追踪电源是一种调节其输出电压至另一个电压或信号的电源。对于大多数运算放大器而言，正电源电压与负电源电压始终应该大小相等而极性相反。
另外，您也可以对负电源进行调节，使其与正电源大小相等而极性相反。两种方法都会产生相同的上电波形。
如果两个电源并非大小相等而极性相反，则运算放大器可在上电期间锁闭。锁闭可能会毁坏、损坏或者阻止运算放大器正常运行。
图 2 显示了一个典型运算放大器电源电路的示意图。此处，一个开关电源提供一个正 18V 和一个负 18V。两低压降（LDO）线性稳压器进一步将 ±18V 调节至 ±15V。该 LDO 一般安装在电源和运算放大器之间，旨在降低开关电源产生的高频开关噪声。LDO 具有较高的电源抑制（以比率表示，PSRR），其减弱了宽带频率下 LDO 输入的噪声。
图 2 运算放大器的典型电源结构
这样可帮助向运算放大器提供低噪声电源。运算放大器还具有自己的 PSRR，其一般在 80dB 以上。然而，运算放大器仅在数千赫兹带宽时具有高 PSRR，因此 LDO 用于提供高达数百千赫兹带宽的高PSRR。
图 2 所示电路本身没有追踪能力。在上电期间，无法保证每个LDO 与另一个 LDO 大小相等而极性相反。上电期间每个 LDO 的输出电压都由所有软启动电路、限流、负载电容、负载电流以及输入电压决定。
因此，在启动时两个电压大小不同而极性也不相反是有可能的。另外，LDO 上电并提供稳态的 DC 输出以后，它们仍然有可能大小不等，因为每个 LDO 都具有其自己的输出电压精度，而且反馈电阻会因其容差而稍微不同。
除上电期间的锁闭问题以外，如果每个电源的最终工作 DC 电压随时间而变化，则电源会对系统性能产生影响。电源输出会因线电压、负载电流变化和温度变化而不同。电源输出会在其精度规范内有所不同，其一般为额定输出电压的 3% 到 5%。
尽管这些电源电压的变化很小，但却会改变运算放大器的输入共模电压点，其通常被建模为运算放大器输入的额外补偿电压。因为运算放大器有高 PSRR，因此建模补偿电压等于输入共模电压变化值除以运算放大器的 PSRR。方程式 2可用于计算电源变化引起的运算放大器输入的补偿电压。
方程式 2 所示 PSRR 以分贝表示，其可在大多数运算放大器产品说明书中找到。方程式 2 给出了以运算放大器输入为参考的补偿电压。用方程式 2 所得结果乘以运算放大器增益，运算放大器输出可参考补偿电压。
由于运算放大器的 PSRR 进一步降低了电源的微小变化，因此您可能会错误地得出如下结论：电源电压的微小变化在系统中影响极小或者没有影响。作为一个定量举例，我们可对一个全差动运算放大器进行分析，其将信号缓冲至一个 24位 ADC。
图 3 显示的是一个使用全差动运算放大器的简化示意图，例如：OPA1632，其配置为一个为 24 位 ADC（例如： ADS1271）提供信号的单位增益缓冲器。该电路是 ADC 评估电路板的简化示意图。运算放大器由 LDO 供电，其线压、负载和温度精度为 3%。LDO 的输出电压针对 ±15V 标称值进行配置。
图 3 计算补偿误差影响的示例电路
如果每个 LDO 的输出电压均恰好各是 +15V 和 –15V，则共模输入电压刚好为 0V。就本例而言，如果零伏在其输入上，则我们自ADC 读取零计数。那么，电源大小相等而在运算放大器输入上没有信号的情况下，您会从 ADC 读取零计数。
然而，假设正电压 LDO 输出增加 3%，仍然没有超出 LDO 规范。使用 15V 输出时，这 3% 的变化等同于电源电压从 450mV 上升到15.45V。根据数据表，运算放大器的典型 PSRR 为 97dB。
方程式 2 现在可用于计算运算放大器输入的失调电压。在运算放大器输入有一个额外的 3.178μV 失调电压。由于运算放大器被配置为一个单位增益缓冲器，因此该 3.178μV 也存在于输出，并施加于ADC。ADC 的满量程输入范围为 ±2.5V，因此每个 ADC 位相当于 298nV。
使用电源产生的补偿电压，ADC 现在读取 11 个计数，而非零计数。电源在读取 ADC 计数中引入了一个 DC 补偿误差。该误差会因LDO 输出电压而不同，而 LDO 输出电压又随时间、温度、负载电流和
输入电压而变化。这便使得这种误差难以通过校准去除掉，也让 ADC 的低四位变得不确定。
提高 LDO 追踪和精度（或者漂移）性能的一种简单方法是将图2 所示电路修改为图 4 所示电路。附加放大器 U1 和四个电阻需要针对2 增益进行配置。额定值条件下，R3 和 R4 之间的节点应为零伏。因此，R1 的值必须等于 R2，而 R3 的值必须等于 R4。
图 4 添加追踪的电路。
图 2 中，每个 LDO 的反馈网络都连接至接地。图 4 中，反馈电阻连接至接地，且由 U1 的输出驱动。现在，如果任何电源改变其输出电压，则差异出现在 U1 的非反相输入上，并被增益至原来的 2 倍。由于 U1 的输出同时驱动两个 LDO 反馈网络，因此同时对两个 LDO 实施校正以强制其输出大小相等。
必须注意图 4 所示电路。U1 的输出可驱动至接近或者等于为
U1 供电电源轨的电压。如果使用输入源的 ±18V 为 U1 供电，则输出可驱动至高达 18V 的电压。该 18V 输出应用于 LDO 的反馈引脚，其可能超出其绝对最大电压额定值。我们可以添加钳位二极管，在 LDO 的高动态负载环境下、短路条件下或者上电期间保护 LDO 反馈引脚。
图 5 显示的是加装追踪电路和保护二极管的 LDO 示意图。为了让示意图更易于理解，U3 的每个电源轨的 10 μF 旁路电容器都已脱去不用。
图 5 带电压保护的 LDO 追踪电路
图 5 所示电路使用一个如 TPS7A3001 等可调节、负输出电压LDO 线性稳压器，以及如 TPS7A4901 等可调节、正输出电压 LDO。U3、R7-R10 和 C3 均为增加的组件，用于追踪。R1、R2、D1-D5 均为增加组件，用于将反馈引脚的电压控制在其各自产品说明书额定的绝对最大电压范围内。
所有其他组件一般都是为了支持 LDO，例如：输入和输出电容以及反馈电阻。所示 LDO 可支持 ±36V 范围的输入电压，但由于
TLE2141 运算放大器的建议电压极限，该电路的输入电压降低至
±22V。可以选择更高电压的运算放大器，以覆盖 LDO 完整的 ±36V 输入范围。
在两种 LDO 反馈控制方案中，追踪电路都形成了一个附加电压环路。所增加的运算放大器 U3 的带宽需要由 C3 降低，以维持系统稳定性。U3 带宽需要至少为最低 LDO 电压环路的 1/10。这就意味着 U3一般只会有几千赫兹的带宽。因此，它将不会加到系统的高频 PSRR。LDO 的 PSRR 主要决定系统的高频 PSRR。
总结
本文的讨论明显地说明了 DC 偏置电源如何影响运算放大器的一些性能参数。使用本文提供的方程式，可实际测得和计算得到这些影响的大小，以确定其在模拟系统中的影响。此外您还可以了解到，添加一些附加组件来为运算放大器构建一个追踪电源可以减少输入补偿电压的多少，可以建立正确序列来减少锁闭问题的发生，还可以提高用于运算放大器 DC 偏置电源的线性稳压器的整体电压精度。
TDA2030集成电路功率放大器设计 一、设计题目集成电路功率放大器 二、给定条件 设计一款额定输出功率为10 ~ 20W的低失真集成电路功率放大器，要求电路简洁，制作方便、性能可靠。性能主要指标： 输出功率：10 ~ 20W（额定功率）； 频率响应：20Hz ~ 100kHz（≤3dB） 谐波失真：≤1％ (10W,30Hz~20kHz）； 输出阻抗：≤0.16Ω; 输入灵敏度：600mV（1000Hz，额定输出时） 三、设计内容 1．根据具体电路图计算电路参数 2．选取元件、识别和测试。包括各类电阻、电容、变压器的数值、质量、电器性能的准确判断、解决大功率放大器散热的问题。 3．了解有关集成电路特点和性能资料情况 4．根据实际机壳大小设计1：1印刷板布线图 5．制作印刷线路板 6．电路板焊接、调试（调试步骤可以参考《模拟电子技术实验指 导书》有关放大器测试过程 7．实训期间必须遵守实训纪律、听从老师安排和注意用电安全。 四、功率放大电路的测试基本内容 注意：将输入电位器调到最大输入的情况。 1．测量输出电压放大倍数A u 测试条件：直流电源电压14v，输入信号1KHｚ 70 mv（振幅值100mv），输出负
载电阻分别为4Ω和8Ω。 2．测量允许的最大输入信号（1KHｚ）和最大不失真输出功率测试条件：①直流电源电压14v，负载电阻分别为4Ω和8Ω。 ②直流电源电压10v，负载电阻为8Ω。 3．测量上、下限截止频率f H 和f L 测试条件：直流电源电压14v，输入信号70mv（振幅值100mv），改变输入信号频率、负载电阻为8Ω。 五、参考资料 TDA2030简介：TDA 2030 是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030 在内的几种。我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。 TDA2030 集成电路的另一特点是输出功率大，而保护性能以较完善。根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA 2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏。然而在TDA 2030集成电路中，设计了较为完善的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动地减流或截止，使自己得到保护（当然这保护是有条件的，我们决不能因为有保护功能而不适当地进行使用）。 TDA2030 集成电路的第三个特点是外围电路简单，使用方便。在现有的各种功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5端，外型如同塑封大功率管，这就给使用带来不少方便。 TDA2030 在电源电压±14V，负载电阻为4Ω时输出14瓦功率（失真度≤0．5％）；在电源电压±16V，负载电阻为4Ω时输出18瓦功率（失真度≤0．5％）。该电路由于价廉质优，使用方便，并正在越来越广泛地应用于各种款式收录机和高保真立体声设备中。该电路可供低频课程设计选用。 双电源供电BTL音频功率放大器 工作原理:用两块TDA2030 组成如图1所示的BTL功放电路，TDA 2030（1）为同相放大器，输入信号V in通过交流耦合电容C1馈入同相输入端①脚，交流闭环增益为K VC①＝1＋R3 / R2≈R3 / R2≈30dB。R3 同时又使电路构成直流全闭环组态，确保电路直流工作点稳定。TAD 2030（2）为反相放大器，它的输入信号是由TDA 2030（1）输出端的U01经R5、R7分压器衰减后取得的，并经电容C6 后馈给反相输入端②脚，它的交流闭环增益K VC②＝R9 / R7//R5≈R9/R7≈30dB。由R9＝R5，所以TDA 2030（1）与TDA 2030（2）的两个输出信号U01 和U02 应该是幅度相等相位相反的，即： U01≈U in·R3 / R2
单电源运算放大器应用集锦 (一)：基础知识 我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是这些应用都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。 在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。 1．1 电源供电和单电源供电 所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。 绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。一般是正负15V，正负12V和正负5V 也是经常使用的。输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。 单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC －引脚连接到GND。将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。(参见1.3节) 图一 通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。出于这个原因在单电源供电的电路中使用的运放基本上都是Rail－To－Rail 的运放，这样就消除了丢失的动态范围。需要特别指出的是输入和输出不一定都能够承受Rail－To－Rail 的电压。虽然器件被指明是轨至轨(Rail－To－Rail)的，如果运放的输出或者输入不支持轨至轨，接近输入或者接近输出电压极限的电压可能会使运放的功能退化，所以需要仔细的参考数据手册是否输入和输出是否都是轨至轨。这样才能保证系统的功能不会退化，这是设计者的义务。
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单电源运放图集 前言 前段时间去福州出差，看到TI的《A Single-Supply Op-Amp Circuit Collection》这篇文章，觉得不错，就把它翻译了过来，希望能对大家有点用处。这篇文章没有介绍过多的理论知识，想要深究的话还得找其他的文章，比如象这里提到过的《Op Amps for Everyone》。我的E文不好，在这里要感谢《金山词霸》。 ^_^ 水平有限（不是客气，呵呵），如果你发现什么问题请一定指出，先谢谢大家了。 E－mail：wz_carbon@https://www.doczj.com/doc/095599430.html, 王桢 10月29日
介绍 我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是他们都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。 在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。 1． 1电源供电和单电源供电 所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC －，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。 绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限V om以及最大输出摆幅。 单电源供电的电路（图一中右）运放的电源脚连接到正电源和地。正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在V om之内。有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。这种运放的数据手册中会特别分别指明V oh和V ol。需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。（参见1.3节） 图一 通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。另外现在运放的供电电压也可以是3V也或者会更低。出于这个原因在单电源供电的电路中使用的运放基本上都是Rail－To－Rail的运放，这样就消除了丢失的动态范围。需要特别指出的是输入和输出不一定都能够承受Rail－To－Rail的电压。虽然器件被指明是Rail－To －Rail的，如果运放的输出或者输入不支持Rail－To－Rail，接近输入或者接近输出电压极限的电压可能会使运放的功能退化，所以需要仔细的参考数据手册是否输入和输出是否都是Rail－To－Rail。这样才能保证系统的功能不会退化，这是设计者的义务。1. 2虚地
运放双电源供电改为单电源供电及其之间的区别 大部分运算放大器要求双电源(正负电源)供电，只有少部分运算放大器可以在单电源供电状态下工作，如LM358(双运放)、LM324(四运放)、CA3140(单运放)等。需要说明的是，单电源供电的运算放大器不仅可以在单电源条件下工作，也可在双电源供电状态下工作。例如，LM324可以在、+5～+12V单电源供电状态下工作，也可以在+5～±12V双电源供电状态下工作。 在一些交流信号放大电路中，也可以采用电源偏置电路，将静态直流输出电压降为电源电压的一半，采用单电源工作，但输入和输出信号都需要加交流耦合电容，利用单电源供电的反相放大器如图1(a)所示，其运放输出波形如图1(b)所示。 该电路的增益Avf＝－RF／R1。R2＝R3时，静态直流电压Vo(DC)＝1／ 2Vcc。耦合电容Cl和C2的值由所需的低频响应和电路的输入阻抗(对于C1)或负载(对于C2)来确定。Cl及C2可由下式来确定：C1＝1000／2πfoRl(μF)；C2＝1000／2πfoRL(μF)，式中，fo是所要求最低输入频率。若R1、RL单位用kΩ，fO用Hz，则求得的C1、C2单位为μF。一般来说，R2＝R3≈2RF。
图2是一种单电源加法运算放大器。该电路输出电压Vo＝一RF(V1／Rl 十V2／R2十V3／R3)，若R1＝R2＝R3＝RF，则Vo＝一(V1十V2十V3)。需要说明的是,采用单电源供电是要付出一定代价的。它是个甲类放大器，在无信号输入时，损耗较大。 思考题(1)图3是一种增益为10、输入阻抗为10kΩ、低频响应近似为30Hz、驱动负载为1kΩ的单电源反相放大器电路。该电路的不失真输入电压的峰—峰值是多少呢?(提示：一般运算放大器的典型输入、输出特性如图4 所示)；(2)图5是单电源差分放大器。若输入电压为50Hz交流电压，V1＝1V，V2＝O．4V，它的输出电压该是多少呢？
功放电路集锦 一、双30W功放 图1是2×30W双声道音频功率放大器，其核心器件ICl采用高保真音响功放集成电路STK465，该电路内包含两个性能指标完全相同的功率放大器，分别用作左、右声道的功放，可保证两个声道放大器指标的一致性。电路输入阻抗30k，输入灵敏度150mV，电压增益40dB，频率响应：10Hz～100kHz，谐波失真≤0．08％，电源电压范围±(25～35)V。制作时应注意，正、负电源退耦滤波电容C5、C14的位置应尽量分别靠近sTK465的正、负电源输入端。如电路有自激现象，则增大C5和C14的容量。该功放输出功率适中，制作容易，可用作一般家庭的组合音响、卡拉OK设备或VCD机的声音播放。由于该功放电压增益高达40dB，输入灵敏度高，可省去前置放大器，而直接与卡拉OK机、VCD机等信号源连接。该功放也可用作家庭影院系统的环绕声功放。
二、40W功放 图2为采用高保真音响专用功放集成电路TDAl514构成的40W功率放大器，具有快速切断保护和延时静噪功能。电路输入阻抗20k，输入灵敏度600mV，电压增益30dB，信噪比80dB。制作两套该功放，分别用于左、右声道，即可构成2×40W立体声功率放大器。 三、50W功放 图3是50W高保真功率放大器，采用LM3886音频功放集成电路构成。电路输入阻抗20k，输入灵敏
度1000mV，电压增益26dB，信噪比110dB，输出连续平均功率50W，峰值功率可达135W，总静态电流50mA，电源电压范围±(30～40)V。Ll用φ1．2mm漆包线在10Ω／5W金属膜电阻(R7)上平绕10匝后与该电阻并联即可。LM3886还具有静音功能，其第8脚为静音控制端，当第8脚开路(或接地)时为静音状态；第8脚通过30k电阻接-35V时则无静音。调试时，如发现总静态电流过大，则是电路自激，可适当调节负反馈回路中的C3、R4或移相网络中的C4。 四、60W功放 图4是采用LM3875T构成的60W高保真功率放大器，具有外围电路简单、易于制作的特点。电路输入阻抗≥20k，输入灵敏度1100mV，电压增益26dB，频响范围5Hz～lOOkHz，总失真≤O．05％，信噪比114dB，电源电压范围±(20～40)v。L1绕制方法同图3电路。 五、70W功放 图5为采用STK4040X1构成的音频功率放大器，额定输出功率70W，最大谐波失真O．008％，频响范围20Hz-20kHz(-3dB)，电路输入阻抗30k，输入灵敏度1000mV，电压增益27dB。L1可用φ1．2mm 漆包线在φ10mm骨架上平绕15圈后脱胎而成。
一、设计目的 1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 2．学会TDA2030A单电源功放的设计方法和性能指标测试方法。 3．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 二、设计内容 1．TDA2030A单电源功放的设计 三、设计任务及要求 1. TDA2030A单电源功放: （1）.TDA2030A极限参数: （2）.T DA2030A主要参数（VCC= 16V，RL=4Ω，Ta=25℃）: 2 3．自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量，交指导教师审核。 4．批准后，进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。 四、设计步骤 1．电路图设计： （1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出TDA2030A单电源功放方框图。 （2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。 （3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。 （4）总电路图：连接各模块电路。 2．电路安装、调试： （1）为提高学生的动手能力，学生自行设计印刷电路板，并焊接。 （2）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。 （3）重点测试稳压电路的稳压系数。
（4）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。 五、总体设计思路 1．TDA2030A单电源功放的设计原理 六、实验设备及元器件 1.万用表 2.示波器 3.交流毫伏表 4.计算机 5.腐蚀设备 6.电烙铁 7.转印机 8.打印机 9.TDA2030A单电源功放元件清单：
运算放大器单电源供基本电路大全 我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是这些应用都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。 在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。 1．1 电源供电和单电源供电 所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。 绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。 单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。(参见1.3节) 图一
使用单电源的运放交流放大电路(含同相和反相输入式)
使用单电源的运放交流放大电路 在采用电容耦合的交流放大电路中，静态时，当集成运放输出端的直流电压不为零时，由于输出耦合电容的隔直流作用，放大电路输出的电压仍为零。所以不需要集成运放满足零输入时零输出的要求。因此，集成运放可以采用单电源供电，其-VEE端接"地"(即直流电源负极)，集成运放的+Vcc端接直流电源正极，这时，运放输出端的电压V0只能在0～+Vcc之间变化。在单电源供电的运放交流放大电路中，为了不使放大后的交流信号产生失真，静态时，一般要将运放输出端的电压V0设置在0至+Vcc值的中间，即V0=+Vcc／2。这样能够得到较大的动态范围；动态时，V0在+Vcc／2值的基础上，上增至接近+Vcc 值，下降至接近0V，输出电压uo的幅值近似为Vcc／2。图3请见原稿 1．2．1 单电源同相输入式交流放大电路 图3是使用单电源的同相输入式交流放大电路。电源Vcc通过R1和R2分压，使运放同相输入端电位由于C隔直流，使RF引入直流全负反馈。所以，静态时运放输出端的电压V0=V-≈V+=+Vcc／2；C通交流，使RF引入交流部分负反馈，是电压串联负反馈。放大电路的电压增益为 放大电路的输入电阻Ri=R1／R2／rif≈R1／R2， 放大电路的输出电阻R0=r0f≈0。 1．2．2 单电源反相输入式交流放大电路
图4是使用单电源的反相输入式交流放大电路。电源V cc通过R1和R 2分压，使运放同相输入端电位为了避免电源的纹 波电压对V+电位的干扰，可以在R2两端并联滤波电容C3，消除谐振；由于C1隔直流，使RF引入直流全负反馈。所以，静态时，运放输出端的电压V0=V- ≈V+=+Vcc／2；C1通交流，使RF引入交流部分负反馈，是电压并联负反馈。 放大电路的电压增益为放大电路的输入电阻Ri≈R，放大电路的输出电阻R0=r0f≈0。 2 运放交流放大电路的设计 在设计单级运放交流放大电路时， (1)选择能够满足使用要求的集成运算放大器。在采用电容耦合的交流放大电路中，由于电容隔直流，交流放大电路输出的温度漂移电压很小。因此，对集成运放漂移性能的要求可以降低，主要从转换速率、增益带宽、噪声等方面来考虑选用集成运放。对脉冲信号、宽频带交流信号和视频信号等，应选用转换速率较高、增益带宽至少是最高工作频率10倍的集成运放。对音质要求比较高的音频交流放大电路中常采用高速低噪声的集成运放，如双运放的4558、NE5532等。 (2)确定采用双电源供电还是单电源供电。在使用条件许可的情况下，运放交流放大电路尽量采用双电源供电方式，以增大线性动态范围。当集成运放双电源使用时，正、负电源电压一般要对称。且电源电压不要超过使用极限，电源滤波要好。为了消除电源内阻引起的低频自激，常常在正、负电源接线与地之间
ATX 电源改功放电源 本人将旧ATX 电源改造为±22V 电源，加一功放电路做成功放，成本约70元，效果相当不错，已成功改造3台。用开关电源给功放供电最明显的是交流声非常小。本文主要介绍ATX 电源的改造方法，供参考。 首先要选定功放电路，然后才能根据功放要求改造电源。功放体积要小，否则放在电源内就困难了。我用的是小余电子买的LM1875的PCB 板，功放IC 用TDA2050，改造一下做成电流反馈型功放，固定在电源外壳的内部，外面加散热器。TDA2050最大输出功率32W ，最高电压25V ，最大输出电流5A ，电源电压按22V 设计。下面重点介绍采用TL494芯片电源的改造。 一、从回收电脑的地方买一个坏电源，不超过10块钱，先把它修好，如果不会修也就别想改了。一定要先修好再改，不然改造完了不能正常工作查故障可就麻烦了。修好后将输出部分所有连接线、电感、电容、LM339和整流部分全部拆除。改造要利用原来的焊孔和线路计划安放新器件，因为器件较少很容易放下，无法走通时可通过切断，焊连线跳线措施完成线路。输入电路和辅助电源部分不要动，不在电路板上的PFC 和EMI 滤波要拆掉，因为空间紧张。 二、主变压器改造 输出变压器的拆开重绕，是整个改造中难度最大的一步，方法是： 1、用电烙铁将变压器磁芯加热70 多度，拆开磁芯（磁芯易碎，温度高时更易碎！），完好的拆下磁芯是非常关键的一步，如果磁芯坏了市场上也能买到。 2、ATX 电源主变压器普遍采用三明治绕法，高压绕组分成两部分在最里层和最外层，低压绕组在中间，这样的好处是漏感小。拆掉外层的一次绕组，记清这一绕组的匝数和绕向。接着拆掉所有的二次绕组，只保留最内层的一次绕组，检查内层绝缘材料是否破损，必要时再加一层胶布，注意如果击穿将使次级输出带电，很危险！ 3、一般ATX 电源变压器的次级5V 是3匝，12V 是7匝，每匝1.7V 左右，改造后也要保证每匝1.7V 左右，高电压小电流可取稍高些，低电压大电流可取稍低些。本电源 V V 7.122＝13匝。 4、准备直径0.8的漆包线10米（可以到电机修理部去找）。绕法是双线并绕13 匝，一定要绕的密实平整，绕好后把一组的头和另一组的尾相接做为接地端。再用绝缘材料包好，这一层间是高压一定要包好绝缘材料。 5、最后把拆下的外层一次线圈按原匝数原方向绕回，方向错了相当于一次线圈短路。焊好外引线，二次侧使用原5V 和12V 输出的引角并联，分别做正负输出用（见图）。外面再包上一层绝缘材料。装好磁芯，用胶粘牢。磁芯与骨架之间不能有缝隙，可以塞牙签，否则重负载时变压器会吱吱叫。
运放作为模拟电路的主要器件之一，在供电方式上有单电源和双电源两种，而选择何种供电方式，是初学者的困惑之处，本人也因此做了详细的实验，在此对这个问题作一些总结。 首先，运放分为单电源运放和双电源运放，在运放的datasheet上，如果电源电压写的是（＋3V-＋30V）/（±1.5V-±15V）如324，则这个运放就是单电源运放，既能够单电源供电，也能够双电源供电；如果电源电压是（±1.5V-±15V）如741，则这个运放就是双电源运放，仅能采用双电源供电。 但是，在实际应用中，这两种运放都能采用单电源、双电源的供电模式。具体使用方式如下： 1：在放大直流信号时，如果采用双电源运放，则最好选择正负双电源供电，否则输入信号幅度较小时，可能无法正常工作；如果采用单电源运放，则单电源供电或双电源供电都可以正常工作； 2：在放大交流信号时，无论是单电源运放还是双电源运放，采用正负双电源供电都可以正常工作； 3：在放大交流信号时，无论是单电源运放还是双电源运放，简单的采用单电源供电都无法正常工作，对于单电源运放，表现为无法对信号的负半周放大，而双电源运放无法正常工作。要采用单电源，就需要所谓的“偏置”。而偏置的结果是把供电所采用的单电源相对的变成“双电源”。具体电路如图：首先，采用耦合电容将运放电路和其他电路直流隔离，防止各部分直流电位的相互影响。然后在输入点上加上Vcc/2的直流电压，分析一下各点的电位，Vcc是Vcc,in是Vcc/2,－Vcc是GND,
然后把各点的电位减去Vcc/2，便成了Vcc是Vcc/2,in是0,－Vcc是－Vcc/2,相当于是“双电源”！！在正式的双电源供电中，输入端的电位相对于输入信号电压是0，动态电压是Vcc是＋Vcc,in是0＋Vin,－Vcc是-VCC，而偏置后的单电源供电是Vcc是＋Vcc,in是Vcc/2+Vin,－Vcc 是GND,相当于Vcc是Vcc/2,in是0+Vin,－Vcc是－Vcc/2,与双电源供电相同，只是电压范围只有双电源的一半，输出电压幅度相应会比较小。当然，这里面之所以可以相对的分析电位，是因为有了耦合电容的隔直作用，而电位本身就是一个相对的概念。 这里用的是反相放大电路，同相的原理类似，就是将输入端电位抬高到Vcc/2，同时注意隔直电容的应用。电路大家可以在网上找找，
单电源运算放大器电路应用图集(三)：滤波电路(上) 这节非常深入地介绍了用运放组成的有源滤波器。在很多情况中，为了阻挡由于虚地引起的直流电平，在运放的输入端串入了电容。这个电容实际上是一个高通滤波器，在某种意义上说，像这样的单电源运放电路都有这样的电容。设计者必须确定这个电容的容量必须要比电路中的其他电容器的容量大100 倍以上。这样才可以保证电路的幅频特性不会受到这个输入电容的影响。如果这个滤波器同时还有放大作用，这个电容的容量最好是电路中其他电容容量的1000 倍以上。如果输入的信号早就包含了VCC/2 的直流偏置，这个电容就可以省略。 这些电路的输出都包含了VCC/2 的直流偏置，如果电路是最后一级，那么就必须串入输出电容。 这里有一个有关滤波器设计的协定，这里的滤波器均采用单电源供电的运放组成。滤波器的实现很简单，但是以下几点设计者必须注意： 1. 滤波器的拐点(中心)频率 2. 滤波器电路的增益 3. 带通滤波器和带阻滤波器的的Q值 4. 低通和高通滤波器的类型(Butterworth 、Chebyshev、Bessell) 不幸的是要得到一个完全理想的滤波器是无法用一个运放组成的。即使可能，由于各个元件之间的负杂互感而导致设计者要用非常复杂的计算才能完成滤波器的设计。通常对波形的控制要求越复杂就意味者需要更多的运放，这将根据设计者可以接受的最大畸变来决定。或者可以通过几次实验而最终确定下来。如果设计者希望用最少的元件来实现滤波器，那么就别无选择，只能使用传统的滤波器，通过计算就可以得到了。 3．1 一阶滤波器 一阶滤波器是最简单的电路，他们有20dB 每倍频的幅频特性 3．1．1 低通滤波器 典型的低通滤波器如图十三所示。
单电源供电运放电路设计 模拟电路设计，在学习中还属于薄弱环节。以设计单电源供电、由运用运放构成、输入方波、输出三角波的电路为例，探讨一下设计中一些需要考虑的问题。 1. 运放双电源供电 运放通常使用正负相等的双电源供电，输入信号和输出信号均以“地”（电位为0）为参考点。 -+o m V +m -V 图 1.1 图1.1双电源供电电路需要关注如下问题： （1）电路的静态（输入信号为0，输入端接地）时，同相、反相输入端直流电位应近似为0（理想为0），输出端为0（0为运放理想情况，实际可能相差较大，因为运放开环具有极高增益、且有运放的失调、R 的差异等）。静态输出不为0的解决办法是：在电容上并联一个100--500倍R 的电阻，使电路在静态时形成-100到-500倍增益的放大电路，选用100—500倍R 的并联电阻，是让RC 的积分特性仍近
似为RC 确定（100-500R 的影响近似忽略）。此时输出静态电压若还有较小的输出静态电位偏差（指不为0），可通过运放的调零电路解决。电路如图1.2所示。 -+o R m V +m -V 图1.2 （2）运放反相输入端的电阻，称为静态平衡（匹配）电阻，主要抵消运放输入电流在输入端产生微小差模直流电压。这里需要注意，运放的两个输入端必须有直流通路，为其提供输入电流，这样运放才能在放大状态下正常工作。LT1226运放内部的输入部分电路见图1.3。除加电源外，只有给运放内部T1、T2的基极适当的直流偏置（适当的直流电位及基极电流），才能工作于放大区。
图1.3 2. 运放单电源供电 运放使用单电源供电，需要将电路的静态工作电位调整到0.5VCC 。即两个输入端及输出端的静态电位均应为0.5VCC 。解决的办法之一是通过两个电阻分压，提供给运放的输入端。类似与晶体管电路中讲 到的分压式负反馈偏置电路，分压电路需要有稳定的分压值，使基极电流的影响可以忽略。电路见图1.4。 -+i v o v R m V +m -V 图1.4
运放单电源双电源使用方法 运放作为模拟电路的主要器件之一，在供电方式上有单电源和双电源两种，而选择何种供电方式，是初学者的困惑之处，本人也因此做了详细的实验，在此对这个问题作一些总结。 首先，运放分为单电源运放和双电源运放，在运放的datasheet 上，如果电源电压写的是（＋3V-＋30V）/（±1.5V-±15V）如324，则这个运放就是单电源运放，既能够单电源供电，也能够双电源供电；如果电源电压是（±1.5V-±15V）如741，则这个运放就是双电源运放，仅能采用双电源供电。 但是，在实际应用中，这两种运放都能采用单电源、双电源的供电模式。具体使用方式如下： 1：在放大直流信号时，如果采用双电源运放，则最好选择正负双电源供电，否则输入信号幅度较小时，可能无法正常工作；如果采用单电源运放，则单电源供电或双电源供电都可以正常工作； 2：在放大交流信号时，无论是单电源运放还是双电源运放，采用正负双电源供电都可以正常工作； 3：在放大交流信号时，无论是单电源运放还是双电源运放，简单的采用单电源供电都无法正常工作，对于单电源运放，表现为无法对信号的负半周放大，而双电源运放无法正常工作。要采用单电源，就需要所谓的“偏置”。而偏置的结果是把供电所采用的单电源相对的变成“双电源”。具体电路如图：首先，采用耦合电容将运放电路和其他电路直流隔离，防止各部分直流电位的相互影响。然后在输入点上加上
Vcc/2的直流电压，分析一下各点的电位，Vcc是Vcc,in是Vcc/2,－Vcc 是GND,然后把各点的电位减去Vcc/2，便成了Vcc是Vcc/2,in是0,－Vcc是－Vcc/2,相当于是“双电源”！！在正式的双电源供电中，输入端的电位相对于输入信号电压是0，动态电压是Vcc是＋Vcc,in是0＋Vin,－Vcc是-VCC，而偏置后的单电源供电是Vcc是＋Vcc,in是 Vcc/2+Vin,－Vcc是GND,相当于Vcc是Vcc/2,in是0+Vin,－Vcc是－Vcc/2,与双电源供电相同，只是电压范围只有双电源的一半，输出电压幅度相应会比较小。当然，这里面之所以可以相对的分析电位，是因为有了耦合电容的隔直作用，而电位本身就是一个相对的概念。 这里用的是反相放大电路，同相的原理类似，就是将输入端电位抬高到Vcc/2，同时注意隔直电容的应用。
单电源运算放大器的设计考虑 2007-07-10 11:10:37 来源：Maxim Integrated Products 关键字：Maxim Integrated Products 运算放大器MAX4122 通常，单电源工作与低压工作相同，将电源由±15V或±5V变为单5V或3V，缩小了可用信号范围。因此，其共模输入范围、输出电压摆幅、CMRR、噪声及其它运算放大器的限制变得非常重要。在所有工程设计中，常常需要牺牲系统在某方面的性能，以改善另一方面的性能。下面关于单电源运算放大器指标的折中讨论也说明了这些低压放大器与传统高压产品的不同。 输入级考虑 输入共模电压范围是设计人员在确定单电源运算放大器时应该考虑的首要问题，需要强调的是满摆幅输入能力可以解决这一问题，然而，真正的满摆幅工作又会付出其它代价。 Maxim公司的大多数低压运算放大器能够允许的共模电压输入范围包含负电源电压(表1)，但也只有一部分器件允许扩展到正电源电压。一般情况下，所允许的输入电压只能达到正电源电压的1V或2V以内。允许信号达到负电源电压的运算放大器称为地感应放大器，允许信号达到正、负电源电压的运算放大器称作满摆幅输入放大器。 表1. Maxim的低压运算放大器
V OS和I B的考虑 很多应用中，放大器能够为以地为参考的信号提供+2V/V或更高的增益。这些情况下，地感应放大器足以处理信号的共模范围，对于这种应用，可以获得比满摆幅输入运算放大器更好的性能。典型的满摆幅输入级使用两个差分对输入，而不是一个(图1)。
图1. (a)满摆幅输入级有两个差分对，(b)标准的地感应输入级只有一个差分对。 随着输入信号从一个电源摆幅移向另一个电源摆幅，放大器也从一个输入差分对移向另一个输入差分对。在交越点，这样的移动会引起输入偏置电流和失调电压的改变，影响这些参数的幅值和极性。失调电压的变化通常会降低满摆幅放大器(与地感应放大器相比)的失真性能和精度指标。为了将失调电压的变化减至最小，实现从一个输入差分对到另一个输入差分对的平稳转换，Maxim在其满摆幅放大器共模输入范围的高端和低端都对失调进行了调理。 为减小输入偏置电流引起的失调电压，设计人员应保持运算放大器同相端和反相端的阻抗匹配。因为输入偏置电流通常比输入失调电流大，所以，不仅对于满摆幅输入放大器，对其它所有放大器来说，阻抗匹配都是一个好的解决办法。 为减小输入偏置电流引起的失调电压，设计人员应保持运算放大器同相端和反相端的阻抗匹配。因为输入偏置电流通常比输入失调电流大，所以，不仅对于满摆幅输入放大器，对其它所有放大器来说，阻抗匹配都是一个好的解决办法。 为说明这一点，图2给出了MAX4122-MAX4129系列运算放大器(输入、输出均可达到满摆幅)的输入偏置电流随共模电压变化的曲线。随着共模输入电压从0V缓慢上升至5V，输入偏置电流绝对变化量为85nA (从-45nA至+40nA)。而技术指标中的输入失调电流仅为±1nA。因此，尽管偏置电流的大小、极性变化很大，但反相和同相输入的曲线图彼此很靠近(输入失调电流)。通过保持同相端和反相端的阻抗匹配，可以将输入偏置电流变化所引起的失调电压降至最小。
运算放大器技术合集：运放工作原理、基础及经典电路分析 一、入门篇：运算放大器的工作原理、基础 *运算放大器的工作原理 运算放大器具有两个输入端和一个输出端，如图1-1所示，其中标有“+”号的输入端为“同相输入端”而不能叫做正端)，另一只标有“一”号的输入端为“反相输入端”同样也不能叫做负端，如果先后分别从这两个输入端输入同样的信号，则在输出端会得到电压相同但极性相反的输出信号：输出端输出的信号与同相输人端的信号同相，而与反相输入端的信号反相。 运算放大器所接的电源可以是单电源的，也可以是双电源的，如图1-2所示。运算放大器有一些非常有意思的特性，灵活应用这些特性可以获得很多独特的用途，总的来说，这些特性可以综合为两条： 1、运算放大器的放大倍数为无穷大。 2、运算放大器的输入电阻为无穷大，输出电阻为零。 现在我们来简单地看看由于上面的两个特性可以得到一些什么样的结论。 首先，运算放大器的放大倍数为无穷大，所以只要它的输入端的输入电压不为零，输出端就会有与正的或负的电源一样高的输出电压本来应该是无穷高的输出电压，但受到电源电压的限制。准确地说，如果同相输入端输入的电压比反相输入端输入的电压高，哪怕只高极小的一点，运算放大器的输出端就会输出一个与正电源电压相同的电压;反之，如果反相输入端输入的电压比同相输人端输入的电压高，运算放大器的输出端就会输出一个与负电源电压相同的电压(如果运算放大器用的是单电源，则输出电压为零)。 其次，由于放大倍数为无穷大，所以不能将运算放大器直接用来做放大器用，必须要将输出的信号反馈到反相输入端(称为负反馈)来降低它的放大倍数。如图1-3中左图所示，R1的
运算放大器（op-amp）简称运放以其优异的性能价格比，高集成度、可靠性，几乎任何需要添加信号增益、调理功能的电子系统都可应用运算放大器。经历几十年的发展，虽然现在已有单电源型运放产品（如AD875x系列），但有些场合仍希望将双电源型运放改为单电源下工作。这一点是可以实现的，只是需要在输入端加信号基准电平提升电路，输出端的静态电平也不再为零，因此由双电源改用单电源接法后更适合放大交流信号。 1运算放大器种类 一般来说，对于高阻抗信号源的应用电路、采样—保持电路、带通滤波器等应选用高输入阻抗型运放（如LF156）。对弱信号精密测量、高增益交流放大器、汽车电子及工业控制系统等应选用高精度运放（如OPA379 ）。对于快速变化的输入信号系统、A/D和D/A转换器、通讯和视频系统等应选用高速运放（如AD827 ）。对于袖珍仪器、手机等以电池供电的便携式电子产品宜选用低电压/低功耗运放（如EL2071C）。对于无特殊要求的场合可采用通用型运放（如uA741）。 2 运放参数的确定 运放参数种类繁多，在考虑性价比的基础上选用最合适的运放是设计者要考虑的问题。可优先考虑以下几个参数： 带宽BW对小信号而言，运放闭环带宽与闭环增益的乘积存在“增益带宽积”不变的关系，其乘积等于单位增益带宽；对大功率信号而言，一般比单位增益带宽小约100倍；运放一3dB闭环带宽应高于信号的最高工作频率。 优值系数，转换速率SR大则运放交流特性佳上限频率高，如高速运放一般
SR>10V/μs;输入偏流（inputbi asicu rrent）I（BS）失调电压（input ofset voltage）Vos越小则运放直流特J性越好。
单电源运算放大器的设计考虑 电源系统及时提供和分析有关整流/滤波、线性转换与控制、开关..:: 单电源运算放大器的设计考虑 (2007-07-10) 新日本无线新推双通道J-FET输入运算放大器,具低失调温度漂移 (2007-07-09) 奥地利微电子新推运算放大器,具高输出驱动能力 (2007-07-06) 单电源运放图集(2007-07-06) ST发布运算放大 .powersystems.eetchina./ARTRELATED__8800470798__1.HTM 电源系统及时提供和分析有关整流/滤波、线性转换与控制、开关..:: TI发布零交越运算放大器OPA369,面向便携式应用 (2007-08-31) TI推出单电源运算放大器OPA376,具有e-Trim修整技术和低噪声 (2007-08-14) 建立比较器的外部滞回电压 (2007-08-08) 单电源运算放大器的设计考虑 (2007-07-10) 比较 .powersystems.eetchina./ARTRELATED__8800427705__1.HTM 单电源运算放大器的设计考虑通常，单电源工作与低压工作相同，将电源由±15V或±5V变为单5V 或3V，缩小了可用信号围。因此，其共模输入围、输出电压摆幅、CMRR、噪声及其它运算放大器的限制变得非常重要。在所有工程设计中，常常需要牺牲系统在某方面的性能，以改善另一方面的性能。下面关于单电源运算放大器指标的折中讨论也说明了这些低压放大器与传统高压产品的不同。 输入级考虑 输入共模电压围是设计人员在确定单电源运算放大器时应该考虑的首要问题，需要强调的是满摆幅输入能力可以解决这一问题，然而，真正的满摆幅工作又会付出其它代价。 Maxim公司的大多数低压运算放大器能够允许的共模电压输入围包含负电源电压(表1)，但也只有一部分器件允许扩展到正电源电压。一般情况下，所允许的输入电压只能达到正电源电压的1V或2V以。允许信号达到负电源电压的运算放大器称为地感应放大器，允许信号达到正、负电源电压的运算放大器称作满摆幅输入放大器。 表1. Maxim的低压运算放大器
汽车功放电源电路分析 在一些大型的豪华巴士上，传统的一体化汽车音响(CD、收音、功放三合一)，由于输出功率较低，已经不能满足大空间的听音需要。因此，专业的大功率汽车功放运应而生。 汽车功放的功率放大电路与一般的家用功放机没多大区别，但它的电源电路却相当复杂，往往使初次接触汽车功放的维修人员无所适从。而且目前这方面的资料也比较缺乏，图1是笔者在多年的维修中根据实物绘制出的某V6汽车功放的电源电路。下面就其工作原理分析如下： 一、电源电路 参见图1所示电路，电源电路采用开关电源方式，将蓄电池的+12V直流电变换成为±22V供功放电路使用。它由一片集成电路TL494CN和几只大功率场效应管以及一只开关变压器等组成了比较典型的并联型开关稳压电路。为了提高输出功率。两路开关管均采用双管并联的方式，即Q1和Q2并联，Q3和Q4并联。 TL494CN是一种脉宽调制型开关电源集成控制器，它的主要特点为：推挽／单端输出；最高工作频率300kHz；内部基准电压5V；输入电压≤41V。工作温度范围-20～85度。TL494CN引脚排列和内部等效电路分别如图2、图3所示。 在图1电路中，B+端接蓄电池的正极，REMOTE为开机控制端。开机时，控制电压+12V通过D4加到TL494的电源脚12脚，其14脚输出基准电压5V，13脚为输出状态控制端，当13脚接地时，两路输出晶体管同时导通或截止，形成单端工作状态。在图中，13脚与14脚相连，形成双端工作状态，其内部两路输出晶体管交替导通。 TL494的⑤脚和⑥脚上外接的电阻R9和电容c4及内部电路组成振荡电路，可输出约几十千赫的振荡信号。该信号经片内处理后，从⑨脚和⑩脚输出两路相位差180度、宽度可变的调制脉冲，加到Q1、Q2和Q3、Q4的基极，使两路开关管轮流处于饱和与截止状态。在变压器 B1初级得到的交流脉冲电压感应到次级绕组，经高频整流滤波后获得末级功放所需的±22V直流电压；再经过7815、7915稳压后得到±15V 的直流电压作为功放前级的电源。从次级输出电压反馈回来的电压分别经R15与R13和R14与R12分压送到TL494的误差放大器的同相输入端①脚和反相输入端②脚。当输出的±22V电压不稳时，反馈到①脚和②脚的电压经片内误差放大器放大后，调整振荡脉冲的宽度，进而调整开关管导通和截止的时间，以保持输出电压的稳定。(R15与R13和R14与R12的分压电阻不一样，输出的电压高，第1脚的电位高，第2脚的电位低。输出的电压低第2的电位高，第1脚的电位低，两脚的电位差距大，控制IC内部占空比实现稳压功能。) 经实测，TL494与MC4558正常时各脚对地电压数据如表1所示。