Cách chuyển đổi mạch cấp nguồn kép thành mạch cấp nguồn đơn
1.1 Nguồn điện và nguồn điện đơn
Tất cả các bộ khuếch đại hoạt động đều có hai chân nguồn, thường được gắn nhãn là VCC+ và VCC - trong tài liệu, nhưng đôi khi nhãn của chúng là VCC+ và GND. Điều này là do một số tác giả của sách hướng dẫn sử dụng dữ liệu cố gắng phân biệt sự khác biệt về ghi nhãn này giữa bộ khuếch đại hoạt động nguồn đơn và bộ khuếch đại hoạt động nguồn kép. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là họ phải sử dụng nó theo cách đó - họ có thể làm việc ở các điện áp khác. Khi bộ khuếch đại hoạt động không được cấp nguồn bằng điện áp mặc định, cần tham khảo hướng dẫn sử dụng dữ liệu của bộ khuếch đại hoạt động, đặc biệt là hướng dẫn xoay điện áp và điện áp cung cấp tối đa tuyệt đối.
Đại đa số các nhà thiết kế mạch tương tự biết cách sử dụng bộ khuếch đại hoạt động trong điều kiện điện áp nguồn điện kép, chẳng hạn như mạch ở bên trái Hình 1, trong đó nguồn điện kép bao gồm một nguồn điện dương và một nguồn điện âm có điện áp bằng nhau. Nói chung, nó là 15V dương hoặc âm, 12V dương hoặc âm và 5V dương hoặc âm, cũng được sử dụng phổ biến. Điện áp đầu vào và điện áp đầu ra đều được nối đất chuẩn cho trước, bao gồm biên độ dao động cực đại Vom của điện áp dương và điện áp âm và biên độ dao động đầu ra tối đa.
Chân nguồn của bộ khuếch đại thuật toán trong mạch cấp nguồn đơn được nối với nguồn điện dương và nối đất. Kết nối chân nguồn dương với VCC+ hoặc nối đất hoặc chân VCC - với GND. Chia điện áp dương thành một nửa và kết nối nó dưới dạng nối đất ảo với chân đầu vào của bộ khuếch đại hoạt động. Tại thời điểm này, điện áp đầu ra của bộ khuếch đại hoạt động cũng là điện áp nối đất ảo. Điện áp đầu ra của bộ khuếch đại hoạt động được tập trung xung quanh mặt đất ảo và biên độ nằm trong Vom. Một số bộ khuếch đại hoạt động mới có hai điện áp đầu ra tối đa và điện áp đầu ra tối thiểu khác nhau. Hướng dẫn sử dụng dữ liệu cho loại bộ khuếch đại hoạt động này sẽ chỉ định cụ thể Voh và Vol. Cần lưu ý rằng nhiều nhà thiết kế tình cờ sử dụng mặt đất ảo để chỉ điện áp đầu vào và đầu ra. Tuy nhiên, trong hầu hết các ứng dụng, đầu vào và đầu ra đều dựa trên mặt đất nguồn điện tham chiếu, do đó các nhà thiết kế phải bổ sung các tụ điện cách ly DC tại điểm đầu vào và đầu ra để cách ly điện áp DC giữa mặt đất ảo và mặt đất.
Thông thường, điện áp được cung cấp bởi một nguồn điện duy nhất là 5V và độ dao động điện áp đầu ra của bộ khuếch đại thuật toán sẽ thấp hơn. Ngoài ra, điện áp nguồn hiện tại của bộ khuếch đại hoạt động cũng có thể là 3V hoặc thậm chí thấp hơn. Vì lý do này, các bộ khuếch đại hoạt động được sử dụng trong các mạch cấp nguồn đơn hầu hết là các bộ khuếch đại hoạt động Rail To Rail, giúp loại bỏ hiện tượng mất dải động. Cần lưu ý rằng cả đầu vào và đầu ra đều có thể không chịu được điện áp của Rail To Rail. Mặc dù thiết bị được chỉ định là Rail to Rail, nhưng nếu đầu ra hoặc đầu vào của bộ khuếch đại thuật toán không hỗ trợ Rail to Rail, thì điện áp tiến gần đến giới hạn điện áp đầu vào hoặc đầu ra có thể làm suy giảm chức năng của bộ khuếch đại thuật toán. Vì vậy, cần phải tham khảo kỹ hướng dẫn sử dụng dữ liệu để đảm bảo rằng cả đầu vào và đầu ra đều là Rail to Rail. Đây là nghĩa vụ của người thiết kế để đảm bảo rằng chức năng của hệ thống không bị suy giảm.
