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单电源供电

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从零学运放—

04

单电源运放的设计

为什么我们在实际设计中会选择单电源系统呢？因为很多时候我们的产品都是电池供

电，或者说只有单电源电压（只有正电压过来），这个时候如果说我们在设计成双电源供电

的话，那不可避免的需要输出负电压出来，而负电压的设计比较麻烦，尤其是电池系统。

1、单电源的优缺点

1.1、单电源系统的优点

系统单电源供电，电源容易设计，电源系统直接一个 LDO 就可以设计出工作电源。

有很多低电压工作的轨对轨运放型号，便于选型

1.2、单电源系统的“缺点”

处理交流信号需要“虚地”，抬升参考点，让我的信号以参考点为主，也就是在 VCC 和

0 之间的一个地方把交流信号叠加在偏置上，系统低频特性变差。还有就是处理是交流信号，

电池供电电压不高，比如锂电 3.7 伏或者 4.2 伏或者系统可以升高到 5V，比如我们常见的蓝

牙小音响，蓝牙小音响的功放也就是工作在 5V，用锂电升个 5V 出来，5V 如果给运放供电

的话，因为处理的是交流信号那它的动态范围很小，音频信号的 VPP 值只能是到 5V，一般

我们把参考点选择在 2.5V，也就是说我的动态范围是 2.5V(交流信号是对称)。

不外加调零电路的话无法输出“0”

直流信号只能用同相输入放大电路

动态范围小，一般电池系统要选择轨对轨输入或者轨对轨输出运放，因为这类运放输出

动态范围会大一些，非轨对轨运放之前也说过，一般 5V 的话是到 4V，差一点的话是到 3.5V；

那么输出的话也一样，大概距离电源轨会有 1.5V 的差，如果选择这种非轨对轨的输出的动

态范围会更小。

2、双电源的优缺点

2.1、双电源系统优点，不分交直流信号

信号以 GND 为参考点，容易设计，系统设计估计会很少

可以输出“0”

2.2、双电源系统的“缺点”

产生负压可选方案不多，成本高，一般产品都是正电压过来。需要个电源模块才能产生

负压，并且不可靠，还要做滤波处理，还要做负压 LDO，成本也不小，比较复杂。

电源模块产生

电荷泵产生，需要做滤波，用一个磁珠和两个对地电容组成一个π型滤波，用这种方式

呢，输出的负电压会尽可能的干净些。但是因为电荷泵的驱动能力（负载能力）不够强，一

般来说也就是 100-200mA，并且在 200mA 左右的时候它的压降就比较大了。比如说产生的

负 5 伏，规格标称它的最大输出是 200mA 的，那就可能说你在拉 200mA 的时候，实际上负

5 伏已经被拉到了负 4 伏，电压变化还是蛮大的，市场上的运放就是这样的包括 TI,美信的电

荷泵。所以不能指望电荷泵能够产生一个多强的驱动能力。

3、输入电压范围

实际上我们若选择了规格标称是双电源的运放，我们也可以设置为单电源工作的，只是

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