在很多电子论坛经常看见运放在单电源供电下,进行测量放大的电路,出现啥啥问题、不能正常工作等等。
实际上其实这一切都是由于不同运放的不同输入结构造成的。
在说明下面这个问题前,首先强调一下:
对于单电源应用,我这里指的是"直流"放大应用,此时运放的输入端电位受输入信号的牵制,输入信号的直流电平直接影响到运放的输入端电位。
而对于放大交流信号,因为有输入、输出电容隔离,此时运放用啥电源都没有关系,所以不在此讨论话题内。
对于直流放大,因为没有了隔直电容,输入信号的直流电位就会直接影响到运放的工作点,如果运放输入端工作电压超出运放的Vicom这个参数范围,就不能正常工作了。
Vicom这个参数一般都有正负两个值,究竟是啥含义呢?以NE5532的Vicom参数为例:
从NE5532的内部结构知道
运放输入端必须要比Vee脚高2V以上,以便可以给公共恒流源提供工作电压。如果运放输入端接到Vee脚,那么差分管Vbe没有偏压,并且下面的公共恒流源电路也不能正常工作,运放也就工作在非正常状态了。所以得到Vicom的最小值极限就是必须比Vee高2V
同样可以推导到如果运放输入端接到Vcc,他也不能工作,也必须比Vcc低2V才能工作。所以Vicom的最大极限值就是比Vcc低2V。
所以我们看到NE5532的Vicomm有2个值,分别是正负13V,意思是在正负15V供电下(即Vcc=+15,Vee=-15V),运放差分输入端的电位必须要比Vee高(-13)-(-15)=2V以上,比Vcc低(+13)-(+15)=-2V。
再看看LM358的输入结构
是PNP达林顿输入结构,当输入端接到Vee脚(也即图中地),此时PNP管仍旧能正常工作。
而LM358的Vicom参数如下:
说明在单26V供电(Vee=GND,Vcc=26V)下,Vicom的最小值可以为0V,即允许输入端直接接到Vee脚。
但为啥叫称呼他们为单电源运放呢?
这主要是相对于输入信号的地来说的,
因为一般输入信号是以自己的地为参考信号的,当没有信号输入时,输入信号的直流电位肯定就是地电位0V了。
如果你的运放是双电源供电,即输入信号的地是接到VccVee正负电源的中间,那么即使没有输入信号,运放输入端电位仍旧能保证>Vee 和<Vcc,即运放差分输入结构能正常工作。
如果你是单电源供电的的话,输入信号的地其实就是接到了运放的Vee脚。当没有信号时,运放的输入端也就是0电位了,也就是和Vee脚电位相同,此时一部分运放就不能正常工作了,例如上面的NE5532,他的输入端电位等于Vee脚时,当然不能正常工作了,所以对于ne5532来说,单电源下的直流放大是不能正常工作的。
但对于LM358,输入端电位等于Vee时,他仍旧能放大,
所以单电源运放就是指这一类Vicom的最小值等于Vee脚这一类的运放。
所以设计一个直流放大电路时,特别是在单电源下应用时,关键要注意输入信号相对于Vee脚的电压是否超出运放的Vicom范围。 |