集成电路的单电源供电和双电源供电

集成电路是采用专门的制造工艺，在半导体单晶硅上，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元器件以及它们之间的连线所组成的电路制作在一起，使其具有特定功能的芯片。

1.组成

集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电路四部分构成。

①输入级

输入级又称前置级，通常是一个双端输入的高性能差分放大电路。一般要求输入阻抗高，差模放大倍数大，抑制共模信号能力强，静态电流小，对整个集成运放的性能参数至关重要。

②中间级

中间级是集成运放的主放大器，其作用是使集成运放具有较强的放大能力，多采用共射(晶体管)(或共源(MOS管))放大电路，其电压放大倍数可达几千倍。

③输出级

输出级具有输出电压线性范围宽、输出阻抗小(即带载能力强)、非线性失真小等特点，通常采用互补输出电路。

④偏置电路

偏置电路用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点。

2.特点

①开环差模放大倍数(增益)超级大

②差模输入电阻超级大

③输出电阻超级小

3.用途

1.加减乘除 2.积分/微分 3.电压跟随器

4.电压比较器 5.同向/反向放大器 6.差分放大器

7、I/V转换 8、精密电流源 9、波形发生器

4.工作原理

信号输入：

当输入信号从 “-” 端口输入放大器时，输出端的输出信号与输入信号反相;

当输入信号从 “+” 端口输入放大器时，输出端的输出信号与输入信号同相;

当两个输入端口同时输入信号时，运算放大器实现减数运算，输出信号与较大的一方同相。

理想运放：

一个理想的运算放大器必须具备下列特性(这些东西是理论东西，就算不懂这些名词，也不影响后面我们会使用运放)：

无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开环回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。

线性区：Vout = 开环增益* ( Vin+ - Vin-) ，

开环增益为差模开环放大倍数，非常高，可达几十万倍，因此，集成运放的线性区非常窄。

假如运放的正输入端的电压高于负输入端的电压 ，即便只高一点点，由于开环增益无限大，所以他还是会产生他能够输出的最大正电压 。

相反的，假如运放的正输入端的电压低于负输入端的电压 ，所以他还是会产生他能够输出的最大负电压。

非线性区：输出电压要么Uom，要么−Uom，达到饱和，一般用于比较器。

电流流向

运放的输入端是没有电流流入或者流出的，但是输出端是可以经过电流的! 因为他有着无限大的输入阻抗。

输出端的电流流向如下图所示

(电流通过正电源流向输出，或者通过输出流向负电源)

输出端的这些电流是由运放的供电端提供的，

为什么运放的输出最大值不可能超过供电电源，输出的最小值不可能低于负电源

( 电流是从电压高的地方流向电压低的地方 )。

5.单电源供电和双电源供电

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。应变便携设备低功耗的需求，减少电源个数降低电源电压的节能需求。

总结：单的都能用双的，双的用单的会有问题。

1：在放大直流信号时

如果采用双电源运放，则选择双电源供电。 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; 对于单电源运放，表现为无法对信号的负半周放大，要采用单电源，就需要所谓的“偏置”。

区别

双电源的总动态范围、输出电压/电流、精度、负载抗干扰性优于单电源运放。

a)供电电压的区别

b)单电源供电的同向输入放大器要求输入电压不能为负

c)单电源供电的反向输入放大器要求输入电压不能为正

d)单电源供电的运放要放大交流信号必须提供合适的偏置电压。

第一张图是一个电压型运放，电流信号转电压信号，在这个电路中运放的虚短虚断是否还成立，左侧是一个电流源，如果虚短虚断成立，运放的两个引脚电压都是0，但是电流源又会在电容上产生压降，又产生矛盾，这种情况下给如何分析输入输出的数量关系?

第二张图是一个电流型运放，虽然说电流型运放从正输入端看进去阻抗是有限的，但是该电流型运放正端接地，在这种电流型运放的电路中是否满足虚短虚断条件，如果满足那是否又和上面一个一样又产生了矛盾，电流源在电容上产生压降，运放两端电压又相等。