详解单电源运放和双电源运放的区别

一、供电方式

单电源运放(Single-Supply Amplifier)的电源只有一个，通常是正电源。而双电源运放(Dual-Supply Amplifier)则需要正、负两个电源作为输入。由于单电源运放只有正电源，因此运算的信号必须有一个偏移电压才能正常工作。这个偏移电压可以是信号源中的直流分量，也可以是外接电路提供的偏移电压。

二、输出波形

单电源运放的输出波形通常会出现一个“偏移”，也就是信号在负半周的时候会有一个虚假的零点。这是由于单电源运放的电源只有一个正电源，无法处理负信号。而双电源运放则没有这个问题，因为它拥有正、负两个电源，在输入信号有正负时，输出波形都可以达到完整的正弦波。

三、适用场景

单电源运放适用于电源条件相对较为困难的场合，如在低电压电源下的电路设计、电源噪声比较大的环境、大量使用运放的电路等。同时，由于单电源运放具有低功耗、低噪声和低成本等优点，在便携电子设备中得到广泛应用。

而双电源运放则适用于需要输出信号存在负极性时的场合，如驱动电源对称的音频放大器、需要对信号进行比较和放大的模拟电路等。由于双电源运放输出波形完整，信号处理准确度较高，因此在一些对信号处理精度要求较高、价格不是主要考虑因素的场合中得到广泛应用。

常见的双电源运放输出范围上限低于正电源约2伏特，上限高于负电源约2伏特。例如常见的741运放，如果用正负12伏双电源，则其输出电压范围为9、5伏至10、5伏。

单电源运放输入电压及输出范围可以接近于直流地。如单电源4运放LM324，输出范围为0至1、5伏。

运放理论上并不分单或双电源。只要正负电源之和不超过单电源数值，实际上单电源运放可以做双电源使用。只要不要求输入电压及输出电压接近于零电压，实际上双电源运放也可以做单电源使用。

1、输出电压范围不同

双电源运放的输出电压范围可以跨越零位达到正负电压输出，而单电源运放则不行。实际上绝大数运放都是既可以单电源工作也可以双电源工作，只要电源电压在合适的范围内就可以。例如LM324，既可以在32V以内的单电源下工作，也可以在±16V范围内双电源下工作，而且正负电源电压不一定对称，在+20V、-10V双电源下工作也是可以的，只要正负电源的电压差不超出32V即可。

2、安全性

在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。出于这个原因在单电源供电的电路中使用的运放基本上都是Rail-To-Rail 的运放，这样就消除了丢失的动态范围。

输入和输出不一定都能够承受Rail-To-Rail 的电压。虽然器件被指明是轨至轨(Rail-To-Rail)的，如果运放的输出或者输入不支持轨至轨，接近输入或者接近输出电压极限的电压可能会使运放的功能退化，所以需要仔细的参考数据手册是否输入和输出是否都是轨至轨。这样才能保证系统的功能不会退化，这是设计者的义务。

扩展资料：

使用说明

正确选择集成运算放大器

集成运算放大器是模拟集成电路中应用最广泛的一种器件。在由运算放大器组成的各种系统中,由于应用要求不一样,对运算放大器的性能要求也不一样。在没有特殊要求的场合,尽量选用通用型集成运放,这样既可降低成本,又容易保证货源。当一个系统中使用多个运放时,尽可能选用多运放集成电路,例如LM324、LF347等都是将四个运放封装在一起的集成电路。

评价集成运放性能的优劣,应看其综合性能。一般用优值系数K来衡量集成运放的优良程度,其定义为：式中,SR为转换率,单位为V/ms,其值越大,表明运放的交流特性越好;Iib为运放的输入偏置电流,单位是nA;VOS为输入失调电压,单位是mV。Iib和VOS值越小,表明运放的直流特性越好。所以,对于放大音频、视频等交流信号的电路,选SR(转换速率)大的运放比较合适;对于处理微弱的直流信号的电路,选用精度比较的高的运放比较合适(既失调电流、失调电压及温飘均比较小)。

实际选择集成运放时,除优值系数要考虑之外,还应考虑其他因素。例如信号源的性质,是电压源还是电流源;负载的性质,集成运放输出电压和电流的是否满足要求;环境条件,集成运放允许工作范围、工作电压范围、功耗与体积等因素是否满足要求。

使用要点

1、集成运放的电源供给方式

集成运放有两个电源接线端+VCC和-VEE,但有不同的电源供给方式。对于不同的电源供给方式,对输入信号的要求是不同的。

2、对称双电源供电方式

运算放大器多采用这种方式供电。相对于公共端(地)的正电源(+E)与负电源(-E)分别接于运放的+VCC和-VEE管脚上。在这种方式下,可把信号源直接接到运放的输入脚上,而输出电压的振幅可达正负对称电源电压。

单电源供电方式

单电源供电是将运放的-VEE管脚连接到地上。此时为了保证运放内部单元电路具有合适的静态工作点,在运放输入端一定要加入一直流电位,如图3.2.1所示。此时运放的输出是在某一直流电位基础上随输入信号变化。对于图3.2.1交流放大器,静态时,运算放大器的输出电压近似为VCC/2,为了隔离掉输出中的直流成分接入电容C3。