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最简单的机械开关的电原理图，贴这张上来只为了说明，开关动作的过程中，是需要输入能量的。
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用电子电路代替人手来操作，在开关动作的过程中，也是需要输入能量的，不过能量的来源是市电。但是这种电子电路只能用在开关不能完全闭合的电路中，如调光器上，如果开关完全闭合，则控制电路没有能量的输入，最终会造成电路的失控。
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单火控制开关的真正简化电路，这个与上一张图的差别是开关的回路里串了一个开态取电电路，所以此开关是可以完全闭合的。控制电路在开关闭合时，是通过开态取电电路提供能量的。
为了实现回路的开关，我们最常用的开关器件有：继电器，可控硅和晶体管。
这里先讲继电器开关：
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最简单的继电器实现开关的方法，控制电路给出一个信号，继电器就吸合。电路中有一个关态取电的二极管，提供关态时300V的高压。另外电路中还有开态取电电路，也就串在继电器回路中的MOS管，外加一个二极管。在继电器吸合后，通过MOS管的通断，从回路中取出12V电。
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这个电路与上一个电路的差别是继电器的控制电路中增加了RC器件，它利用的继电器一个重要的特性，即继电器在吸合后，只需维持一个较小的电流，继电器还会维持吸合状态（维持电流约为正常工作电流的20%左右）。增加此电路的意义是可以降低继电器工作时的电流，这对供电本来就很紧张的单火开关来说是非常重要
的。
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这个电路只是上一个电路的变种，基本工作方式差不多，但差不多也是有差别的，上一个电路中，控制电路可以短时间连续控制继电器的开关，不过前提是供电电路能供得上电，不过单火开关最大的问题就是供电，所以经常出现连续动作几次后，电路突然失控的情况，其原因就是因为继电器是用电大户，连续工作几次后，会将供电电路的电压拉下来，进而造成整个单火开关的失控。而下一面的电路中，继电器不能短时间连续动作，在吸合瞬间对供电电路的影响较小，相反在继电器松开时，会对供电电路有所影响。
说到MOS管取电电路，下图中就是关于MOS管取电的，不过真要应用起来，参数可能是要好好的调下了。
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当然，这只是其中的一种电路，能实现开态取电的电路模式很多，基本原理就是取出MOS管关断瞬间回路的电流供控制电路使用。我之前有做过两种MOS管取电的模式，第一种是MOS管采用低频通断模式（与市电同频），不过我后来发现一个很麻烦的问题，即所带负载灯会闪烁，其原因是当负载灯的状态微小改变，以及开关内控制电路使用电流的微小改变时，导致MOS管的关断时间的变化及在在市电过零后不同位置的通断，进而使至使负载灯闪烁。后来就改用了第二种模式，即高频取电模式，通过远高于市电频率的高频信号控制MOS管的通断从而取出所需的电能，因为调制频率远高于人眼能感应的频率，所以就看不到闪烁了。
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继电器开关的单火遥控开关的最小负载功率跟MOS管取电部分的关系最大，下面是一些计算方法：
负载回路电路为：3W/220V/2=6.8Ma（3W负载，只能取出一半的回路电流）
5W/220V/2=11.4Ma（5W负载，只能取出一半的回路电流）
继电器的维持电压为：12*20%=2.4V（按工作电压的20%设计）
继电器的维持电流为：2.4V/320?/0.9=8.27Ma（继电器线圈电阻取最小）
由上可知道一般厂家都会选择5W的节能灯。
5A的继电器参数可以参见下表。还有一种低功耗型的继电器，线圈功率要小一倍，这样最小负载功率就可
以再降低了。
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另外我还有搞了一种双MOS管的开态取电电路，能取出的开态电流比单MOS管的大一倍（单MOS管取电电路只是半波取电，只能取出正向关断时的电流，反向的电流则直接通过MOS管内部的二极管了）。这样所带的最小负载会比单MOS管取电方案的小很多（也没小一倍那么多）。
最初做继电器的单火遥控开关时，我们有验证了不少的电源方案，最初采用的是直接降压的方案，从串联回路里取出的高压直接通过降压电路后保存在电容了，并采用了很多方法降低电路的静耗。最终电路是做出来了，但电路非常的不稳定（供电电流实在太小，整个电路处在临界状态，只要短时间出现用电过大的情况，控制电路就会失控），而遥控的反应速度也低的不能接受。无电流提升的供电电路可参考下面的电路。
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这之后我们有搞了一个专门的电源电路，在200V/60uA输入时，可以输出12V/650uA，这个电源有成功的应用在继电器的单火遥控开关上，总体效果还过得去，而且这款单火遥控开关现在也在销售，不过价格有点贵。但是因为电源输出的是12V电压（为了控制继电器），所以采用了一个电路方案，使RF和控制部分可以同时取得相近的电流。
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从这个电路中可以看出，RF部分与控制部分是串取在一起的，所以这两部分能使用差不多多的电流。不过麻烦就是因为RF部分接在电源的高端，其输出信号的电平会比控制部分的电平高很多（高了6V左右），所以必须有一个电平变换电路来将RF输出信号的电平转化为控制部分相同的电平。
这里说下单火遥控开关的RF遥控部分，我之前采用的RF接收模块是RX3400的超外差接收模块（不要提超再生的RF模块，那东西虽然价格和功耗低，但实际上在单火遥控开关上没法用），RX3400的接收模块的工作电流为2.2mA/5V，灵敏度有-105dB，用在遥控开关上相当不错，但为降低工作电流，都是采用间隙工作方式，下面是RF接收模块的控制电路。
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近来听说RX3400芯片己经停产了，所以在找可以代替它的RF接收模块，好在这几年新出了不少RF的芯片，所以可选择面很广。
虽然我之前开发的都是继电器的单火遥控开关，这些单火遥控开关也在市场上正常销售，不过根据市场反馈的情况，这款产品存在很多不能或难以解决的问题。首先这款单火遥控开关不能带电感式日光灯，5W 以下的节能灯，LED灯，5根以上的日光灯带，也不能带大功率的水晶吊灯（功率太大了，有几千瓦）。在使用中经常会出现继电器触点粘经，开态取电的MOS管烧坏等问题。
当然，最大问题还是不稳定，即经常有用户反应说开关失控不能动作的问题，即继电器单火遥控开关对关态电源的要求非常之高。当时有想过用磁保持继电器来代替普通的继电器，但一来磁保持继电器价格超贵（当时只有松下在做一款尺寸比较合适的磁保持继电器，但单价近30元），如果做成三路开关，则成本难以接受。而且即使是使用磁保持继电器也不触决触点粘经，开态取电的MOS管烧坏等问题。
在纠结了很久后，只能放弃继电器方案的单火遥控开关，转而去搞可控硅的单火遥控开关。
下面是可控硅单火遥控开关的控制电路。
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为了能让可控硅导通后的开态也能取电，在光耦触发脚与可控硅触发脚间串接一个稳压管，可以将光耦导通后瞬间的触发信号的电取出供电路使用。有人在这一块也采用与继电器的单火遥控开关一样的MOS管取电方式，这样做不能带来什么好处，反而将MOS易损坏的缺点也带入。如果说继电器单火遥控开关的
触点粘结的问题还可以解决（在回路中串一个大的电感，降低继电器导通瞬间的电流，以避免继电器的触点瞬间因高温熔结。不过此电感体积有点大，无法装入开关内），那MOS管烧坏就是一个硬伤了（取电MOS管为低压MOS管，但这个低压MOS管是串在高压通路上的，在MOS管关断瞬间如果出现高压大电流的情况，而MOS管后的取电电路无法及时反应，就会造成MOS管烧坏）。
下面即是一款采用MOS管取电单火遥控开关的简花图，我没有采用这样的电路来设计单火遥控开关。
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TO220封装的可控硅在没有散热片的情况下，其热阻是100K/W，在加装散热片的情况下会好很多，市场有的1000W/220V的调光开关就是在40*56*30的空间内加装散热片，其耗散功率可到8W左右的程度。所以加装较小的散热片可控硅做到200W/220V也是很容易的事。如果能制作大的整体式散热片，或是将散热片与开关固定架做成一体，则功率很容易做到650W/200V以上的程度，这对一般家庭的灯光照明来说是不存在任何问题的（水晶吊灯另说），不过此时要注意的是要采用塑封或是隔离的可控硅。如果真怕用户使用大功率负载造成过热起火的问题，还可以在回路中加入温度保险丝，过热直接熔断。解决这种大功率可控硅开关散热时，要注意种利用结构件来帮助散热，塑胶外壳是不错的选择，可能有些人会认为塑胶是热的不良导体，但不要忘了在缺乏对流条件下的空气其实是热的不良导体（只比真空好）。
可控硅需要选择HI-COM型的，因为这种可控硅对dv/dt以及di/dt的效果要强于普通的可控硅，这对不能加装RC吸收电路（RC吸收电路会增加回路中的漏电流，而且占用空间较大）和大电感的单火遥控开关来说是非常重要的。我有专门针对可控硅单火遥控开关做过电快速脉冲群和雷击浪涌测试，在国家标准范围内未出现问题，在实际使用环境中，空调，冰箱，电钻，角磨机，豆浆机等等家庭能用上的电器也都有做过测试，并没有发现失控或是损坏的问题。所以在可以相像的家庭应用环境中是不会出现问题的。当然，如果使用的是工业动力用电，那么出现问题的机率可能会大很多，只是在此种条件下，家中大部分家用电器都会工作不正常了。
可控硅的触发电路采用标准的光耦触发方式，因为可控硅采用了HI-COM型的，所以光耦也要采用高dv/dt 型的。
接着说下控制用的单片机吧，单火遥控开关所用的控制部分主体就是单片机，这个单片机也没什么特别的，就是功耗非常低，能选择大概就是MSP430或是PIC的低功耗系列了，不过像AVRmega8估计也能用，之前还看过别人用义隆单片机来做，不过己经是很低档的产品应用了。我个人喜欢用PIC的，感觉工业场合用的单片机应该很稳定，我搞的智能家居系统也基本上在用PIC的单片机。
其它的外围，像LED也是低功耗型的，与负载灯的状态相反，但大部分厂家做的产品要么没有LED指示灯，要么跟负载灯的状态相同，这也是为了降低对供电的要求。不过我觉得如果夜间回家开灯要找半天开关是很麻烦的，所以我设计单火遥控开关（包括用继电器的）的都带了与负载灯的状态相反的指示灯，虽然灯是比较暗的。像对码的就直接按键学习实现（按住5秒10秒学习都行，那么对码能加蜂鸣器最好，有个提示，但这又加大了供电的难度了），如果还搞什么红外对码，拨码开关的，那就太麻烦了，好像也没厂家这么用的。
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引用图片
在一些中低端的产品上我有看过RCC电源的应用，在200V/70uA输入，6V/800uA输出是很好的效果了，而且这种电源在低输入电压的情况，其输出电流下降较快，所以只能应用在可控硅开关，无指示灯和超再生模块的开关上了（市场上很多家都这么用了）。
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因为外围电路做久了，特性基本上都清楚了，那核心问题就是低功耗高效的电源了，我有测试过可能使用的各种器件的漏电等特性，其中RCC电源上所用的高压三极管就是个漏电大户，MOS管会好很多，电解
电容是不同厂家的差别很大（标准：小于等于0.01*容量*电压(低压电解电容)，小于等于0.03*容量*电压(高压电解电容)），实测发现漏电小的只有三四个微安的。我现在所做的电源电路的漏电在六到九个微安之间（当然要用很好的器件了），电路整体功耗在15到20个微安之间（输出电流为零，但内部电路工作也要消耗电能）。在200V/70uA输入时，输出能做到5V/1.5mA，效率53.6%（当输出下降时，效率也下降了，那个电路功耗是基本不变的），当我们搞出这个电源时我是着实得意了一把。不过我有一天听说有人在220V/25uA输入时，输出能做到3.5V/1mA时是非常的吃惊，根本就想不明白。又当有一天又说这个电源可以做到在220V /38～50uA输入时，输出能做到5.5V/2mA，我算出最差情况下效率都是100%（那人却说最好的情况达到了85%，我在搞1200W的电源时，为了能让效率从82%提到85%可以花了老多时间的，那里可是对几微安不在乎电源，而这里几微安的损耗影响太大了），这时我就笑了，看来吹牛不用上税啊，那就往上吹吧（感觉说的像当初的水变油的说法）。
其实说电源有多好没什么实际意义，真正验证方案好不好最重要的就是看单火遥控开关能不能开关电感式日光灯，因为电感式日光灯在未点亮前整个电流通路就只有启辉器（有些叫跳泡）了，那可是通过氖气辉光放电形成的电流，其电流超小，压降超大，一般的单火遥控开关用上去就死（失控），我搞单火遥控开关这么多年，一直都过不了这关。但电感式日光灯应用这么广（我家现在用的就是电感式日光灯），不可能不解决，但当我的新电源搞出来，并应用上以前各种降功耗的办法后，可控硅单火遥控开关带电感式日光灯变成自然而然的事了，至此最难解决的问题终于被我解决了。
一时我只想起这些在单火遥控开关上的问题，其实真正应用中还有很多问题，如果大家有什么疑问可以提问，我知道的可以回复，能测到的我也会测出回复的。
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？
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
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，
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。
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。
单电源供电回路中获得正负电源的特殊方图1所示极性变换电路的核心器件为普通的非门。由于输入端与输出端被短接在一起，故非门的输出电压与输入电压相等（Vi＝VO）；这样，非门被强制工作在转移特性曲线的中心点处，因此输出电压被限定为门电路的阈值电平，其大小等于电源电压的一半，如果我们将非门的输出端作为直流接地端，就可以把电源电压VCC转换为±VCC/2的双电源电压；此时的非门起到了一个存储电流的稳压器的作用，电路的输出阻抗较低、因而输出电压也比较稳定。 图中的非门可以选用74HC00或CD4069等普通门电路，考虑到CMOS非门驱动负载的能力有限，因此最好将几个非门并联使用以提高其有效输出电流，图中的电容C1、C2起退耦作用，容量可适当地取大一些。 图2所示电路中的运放同相输入端接有对称的串联电阻分压器，而运放本身接为电压跟随器的形式；根据运放线性工作的特点不难看出：运放输出端与分压点间的电位严格相等。由于运放的输出端作接地处理，因此运放的供电电源VCC就被相应地分隔成了两组对称的正、负电源±VCC/2。 当运放的输出电流无法满足实际需求时，不能象门电路那样简单地并联使用；这时可以将通用型小功率运放换为输出电流较大的功放类运放器件，例如常见的TDA2030A。与图1类似，C1、C2同为退耦电容、加载运放同相输出端的电容C3起到了抑制干扰及滤波的作用对于大多数的OTL功放类器件而言，其内部一般都设置了对称的偏置电路结构，这就使其输出端的直流电位近似为电源电压的一半；根据上述原理，我们完全可以利用集成功放将单电源转换成为大小相等的双极性正、负电源，具体电路如图3所示。
事实上，由于内容参数的离散性以及自举电路结构的影响，集成功放输出端的电压并不是绝对的VCC/2，从而造成正、负输出电压不平衡的现象。对此我们需要将一只10－100k Ω的电位器串联在正负电源之间，并把LM386第③脚输入端接到电位器的中间抽头，而第②脚保持悬空。对电路进行上述改进后，通过调节功放的直流输入电平，就可以在芯片的输出端得到大小非常紧接的正负电压值了。
运放的单电源供电与双电源供电的区别
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/97548431.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
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能够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。须要表明的是，单电源供电的运算放大器不仅能够在单电源条件下工作，也可在双电源供电状态下工作。比方，LM324能够在、+5～+12V单电源供电状态下工作，也可以够在+5～±12V双电源供电状态下工作。 在一些交流信号放大电路中，也可以够采用电源偏置电路，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须要加交流耦合电容，运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V o(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。通常来说，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V o＝一RF(V1／Rl十V2／R2十V3／R3)，若R1＝R2＝R3＝RF，则V o＝一(V1十V2十V3)。须要表明的是,采用单电源供电是要付出必须代价的。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：通常运算放大器的典型输入、输出特征如图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？
单电源供电集成运算放大器的电路及其应用 文章包括以下四个部分 一、单电源运放应用：基础知识 二、单电源运放应用：基本电路 三、单电源运算放大器电路应用：滤波 四、单电源运算放大器的偏置与去耦电路设计 大多数集成运算放大器电略部采用正、负对称的双电源供电，在只有一组电源的情况下，集成运算放大器也能正常工作。图1所示为两种采用单电源供电的供电电路。 采用单电源对集成这算放大器供电的常用方法是，把集成运算放大器两输入端电位抬高（且通常抬高至电源电压的一半，即E＋/2），抬高后的这个电位就相当于双电源供电时的“地”电位，因此在静态工作时，输出端的电位也将等于两输入端的静态电位，即E＋/2。 图中，集成运算放大器两输入端抬高的电压由R4、R5对电源分压后产生，约等于E+ /2；C2为滤波电容；C1和C3分别为输入、输出隔直电容。为了减小输入失调电流的影响，图1（a）中R1应等于R2与R4的并联值，图1（b）中R1应等于R2与R3的并联值。 图1（a）为反相输入方式，电路的交流放大倍数为R4/R3=100倍；图1（b）为同相输入方式，电路的交流放大倍数为R3/R2=10倍。
单电源运放应用图集(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
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？
区别
单电源供电运放电路设计 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
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。 图 图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。电路如图所示。 图 （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。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 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。即两个输入端及输出端的静态电位均应为。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。 -+i v o R m V +m -V 图
运算放大器的单电源供电方法 2007年11月14日星期三 11:29 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？
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。 图 图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。电路如图所示。 图 （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。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 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。即两个输入端及输出端的静态电位均应为。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。
单电源供电交流放大电路的问与答 1、问：双电源运放改单电源，为什么要取其中点电压供电？ 答：一般运放以双电源工作时是以（（V+）+（V-））/2=0V 作为参考电压的，运放工作在中间的线性区。运放若以单电源供电，则应将电压参考点设置在V+/2 处。若是反相放大器，应当将同相输入端的参考电压设为V+/2，反相输入端的输入信号也应当以V+/2 作为参考点。因为一般的运算放大器是用来对交流信号作放大作用的，交流信号在经过运放时如果只是和地电平做比较的话，将会把交流信号的下半部分“吞噬”掉。而采用电源的中点电压作比较的话，负半周的交流信号可以几乎没有损耗的被放大。这也就是大家常说的抬高交流信号的直流电平。此时输入和输出信号都需要加交流耦合电容。采用单电源供电是要付出一定代价，一些输出参数势必会变差，当输入信号接近0V 或V+时，会使运放工作在非线性区，放大器输出会出现饱和失真或截止失真。 2、问：什么情况下可以不取中点电压供电 答：如果只是对直流信号放大(正电压)，则可以不加中点。如果电源电压远远大于输出要求电压，也可不必将中点电位抬到一半，根据输出要求不同，中点电位只要在两电压之间就可以，因为中点电位和上下电源的差值决定了最大不失真输出的大小。 单电源的中点电位是针对运放的所有输入和输出脚的，要求高点的场合还要求相位不能偏移(如高档的低音炮等)，此时用电容隔直还满足不了要求。如果运放的ICMR（input common mode voltage range)参数，允许输入范围很宽比如rail-to-rail，则必须将输入钳制在中点电压。 3、问：为什么单电源供电时输入和输出都必须加电容耦合 答：电容耦合是隔离直流分量的，避免直流分量对前后级之间产生干扰。 4、问：双电源运放在接成单电源电路时，作为偏置的直流电压是用电阻分压好还是接参考电压源好？ 答：一般来讲，双电源运放改成单电源电路时，如果采用基准电压的话，效果最好。这种基准电压使系统设计得到最小的噪声和最高的PSRR。若采用电阻分压方式，必须考虑电源纹波对系统的影响，这种用法噪声比较高，PSRR 比较低。如果电源本身就很稳定，采用电阻分压网络无疑是最廉价、最简单的。
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 单电源工作的运放需要外部提供一个虚地，通常情况下，这个电压是VCC/2，图二 的电路可以用来产生VCC/2 的电压，但是他会降低系统的低频特性。
Notebook: [01] 我爱电子Created: 2014/5/3 10:21Updated:2014/5/29 8:05 Tags:运放单电源, 总结运放单电源供电_我的总结 2014/05/03 10:23 Ref： 1.Single-Supply Op Amp Design Techniques.pdf 2.《运算放大器权威指南 (第3版) 》 运放单电源供电一章，其实是对1中Application Report的中文翻译 3.《2013_德州仪器高性能模拟器件高校应用指南》 4.《电子设计从零开始》 、、 1.分析方法 叠加法——把信号和参考当做两个信号源，分别分析，之后叠加 和结点电流法（其实是结点电压法列KCL电流方程）——分析增益 2.选择参考电压的方法 根据需求来： （1）需要得到最大输出功率，则依据运放的输出电压最大摆幅 （2）需要匹配下一级的数据转换器 、、 《2013_德州仪器高性能模拟器件高校应用指南》 谈到了简单的直流偏置的设置，但是需要选取特定的直流电压，缺乏通用性，不建议使用。、、 ***************************** 交流耦合型 ****************************** 如果只需要对输入信号中的交流成分进行放大，但是
应用： 如图话筒放大器当中采用单电源供电，话筒交流信号耦合过来，叠加上分压器带来的直流分量，送入uP，而反馈回路有一个退耦电容，（噢不，这不是退耦电容而是旁路电容。退耦电容（又叫去耦电容）是去除无用信号对下一级的有害交联，旁路电容是有用交流信号的旁路到地）对交流相当于短路，对直流开路，那么就是对交流有同相放大作用，对直流则不起作用， 这样就可以通过改变电位器R5来改变交流增益（话筒的放大倍数），而对直流偏置（静态工作点Vcc/2）无影响
运算放大器的单电源供电方法
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。 双电源运放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=1000/2πfoR1(F)；C2=1000/2πfoRL(F)，式中，fo 是所要求最 低输入频率。若 R1、RL 单位用 K，f0 用 Hz，则求得的 C1、C2 单位为 F。一般来 说，R2＝R3≈2Rf。
图 2 是单电源加法运算放大器。该电路输出电压 Vo=-RF(V1/Rl+V2/R2+V3/R3)，若 R1=R2=R3=RF，则 Vo=-(V1+V2+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 10K、低频响应近似为 30Hz、驱动负载为 1k 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=0.4V， 它的输出电压该是多少呢？