單電源運(yùn)算放大器應(yīng)用存在固有的問題，這些問題在雙電源電路中通常不會(huì)遇到。必須建立基準(zhǔn)電壓，通常位于放大器輸出范圍的中點(diǎn)，以允許相對(duì)于“共模”的對(duì)稱輸出擺幅。這種看似簡單的解決方案通常通過用一對(duì)電阻分壓電源電壓來實(shí)現(xiàn)，但會(huì)降低穩(wěn)定性和電源抑制。

圖1顯示了使用交流耦合同相放大器時(shí)的問題。帶內(nèi)增益為 G = 1 + R2/R1.輸入偏置至 Vs/2 由 R8/R9分隔線對(duì)。通過C進(jìn)行反饋的電容耦合1引入零點(diǎn)，將直流噪聲增益降低到單位，并使輸出的直流電平等于偏置電壓。這可以防止輸入失調(diào)電壓過度放大引起的失真。f = 1/[2R 時(shí)的中斷頻率1C1] 和 f = 1/[2π（R1+R2）C1]，以及與輸入和輸出耦合電路相關(guān)的電路引入相移，從而增加了振蕩的可能性。

圖1.單電源、交流耦合運(yùn)算放大器電路

BW1 = 1/πR8C2

BW2 = 1/2πR在C在

BW3 = 1/2πR1C1

BW4 = 1/2πR負(fù)荷C外

V外 = V在（1+R2/R1） 表示 XC1<<·1

另一個(gè)潛在的限制是運(yùn)算放大器的電源抑制。在沒有C2的情況下，電源電壓的變化將直接改變電阻分壓器設(shè)置的偏置電壓。雖然這在直流時(shí)不會(huì)造成問題，但電源端子上出現(xiàn)的任何共模噪聲都會(huì)與輸入信號(hào)一起放大，但最低頻率除外。增加C2可提高電源抑制，但降低低頻共模抑制，從而允許通過低于320 Hz的電源提供大量反饋。 需要更大的電容器以避免“摩托艇”和其他穩(wěn)定性問題。

更糟糕的是，除非電源被很好地旁路并使用了仔細(xì)的布局，否則當(dāng)運(yùn)算放大器向負(fù)載提供大輸出電流時(shí)，電源線上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)顯著的信號(hào)電壓。當(dāng)同相輸入以電源線為基準(zhǔn)時(shí)，這些信號(hào)將直接饋入運(yùn)算放大器，通常處于相位關(guān)系中，會(huì)產(chǎn)生“摩托艇”或其他形式的振蕩。

在低壓、單電源應(yīng)用中提供偏置的更有效方法是使用ADR821，它將精密低功耗2.5 V基準(zhǔn)電壓源和單位增益穩(wěn)定的運(yùn)算放大器集成在單個(gè)封裝中，如圖2所示。

圖2.ADR821通過集成運(yùn)算放大器、基準(zhǔn)電壓源、偏置電阻和溫度傳感器來簡化電路

該電路的好處是巨大的。使用ADR821可降低成本、功耗、外部元件數(shù)量和印刷電路板面積。低阻抗基準(zhǔn)改善了電源抑制和電路穩(wěn)定性。它也可以用作A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的參考。ADR0具有2.15%的初始精度和821 ppm/°C的溫度系數(shù)，功耗不到400 μA，非常適合要求高精度和低功耗的應(yīng)用。ADR827提供相同的功能，但用1.25 V基準(zhǔn)電壓源代替2.5 V基準(zhǔn)電壓源，使其適用于極低電壓應(yīng)用。

ADR821/27的TEMP引腳可用于監(jiān)控系統(tǒng)溫度。此功能的典型性能如圖3所示。溫度輸出相當(dāng)線性，溫度系數(shù)約為1.9 mV/°C。

圖3.ADR821溫度輸出

審核編輯：郭婷