Come convertire un circuito di alimentazione doppio in un circuito di alimentazione singolo
1.1 Alimentazione e alimentazione singola
Tutti gli amplificatori operazionali hanno due pin di alimentazione, solitamente etichettati come VCC+ e VCC - nella documentazione, ma a volte le loro etichette sono VCC+ e GND. Questo perché alcuni autori di manuali di dati tentano di differenziare questa differenza di etichettatura tra amplificatori operazionali a potenza singola e amplificatori operazionali a doppia potenza. Tuttavia, ciò non significa che debbano usarlo in questo modo: potrebbero essere in grado di funzionare con altre tensioni. Quando l'amplificatore operazionale non è alimentato dalla tensione predefinita, è necessario fare riferimento al manuale dei dati dell'amplificatore operazionale, in particolare alle istruzioni sulla tensione di alimentazione massima assoluta e sull'oscillazione della tensione.
La stragrande maggioranza dei progettisti di circuiti analogici sa come utilizzare gli amplificatori operazionali in condizioni di doppia tensione di alimentazione, come il circuito a sinistra della Figura 1, dove un doppio alimentatore è costituito da un alimentatore positivo e da un alimentatore negativo con uguale tensione. Generalmente, sono comunemente usati 15 V positivi o negativi, 12 V positivi o negativi e 5 V positivi o negativi. La tensione di ingresso e la tensione di uscita sono entrambe fornite dalla terra di riferimento, inclusa l'ampiezza di oscillazione massima Vom delle tensioni positiva e negativa e l'ampiezza di oscillazione massima di uscita.
Il pin di alimentazione dell'amplificatore operazionale in un singolo circuito di alimentazione è collegato a una fonte di alimentazione positiva e a terra. Collegare il pin di alimentazione positivo a VCC+ oppure collegare la terra o il pin VCC - a GND. Dividi la tensione positiva a metà e collegala come massa virtuale al pin di ingresso dell'amplificatore operazionale. In questo momento, la tensione di uscita dell'amplificatore operazionale è anche la tensione di terra virtuale. La tensione di uscita dell'amplificatore operazionale è centrata attorno alla terra virtuale e l'ampiezza è entro Vom. Alcuni nuovi amplificatori operazionali hanno due diverse tensioni di uscita massime e tensioni di uscita minime. Il manuale dei dati per questo tipo di amplificatore operazionale specificherà specificamente Voh e Vol. Va notato che molti progettisti utilizzano casualmente la terra virtuale per riferirsi alle tensioni di ingresso e di uscita. Tuttavia, nella maggior parte delle applicazioni, l'ingresso e l'uscita si basano sulla terra della fonte di alimentazione di riferimento, pertanto i progettisti devono aggiungere condensatori di isolamento CC nei punti di ingresso e uscita per isolare la tensione CC tra terra virtuale e terra.
Di solito, la tensione fornita da una singola fonte di alimentazione è 5 V e l'oscillazione della tensione di uscita dell'amplificatore operazionale sarà inferiore. Inoltre, la tensione di alimentazione attuale dell'amplificatore operazionale può essere anche 3 V o anche inferiore. Per questo motivo, gli amplificatori operazionali utilizzati nei singoli circuiti di alimentazione sono per lo più amplificatori operazionali Rail To Rail, che eliminano la perdita di gamma dinamica. Va notato che sia l'ingresso che l'uscita potrebbero non essere in grado di sopportare la tensione di Rail To Rail. Sebbene il dispositivo sia specificato come Rail to Rail, se l'uscita o l'ingresso dell'amplificatore operazionale non supporta Rail to Rail, la tensione che si avvicina al limite della tensione di ingresso o di uscita potrebbe ridurre la funzionalità dell'amplificatore operazionale. Pertanto, è necessario fare riferimento attentamente al manuale dei dati per garantire che sia l'input che l'output siano Rail to Rail. Questo è l'obbligo del progettista di garantire che la funzionalità del sistema non si degradi.
