产生运算放大器的正负电压

我有一个简单的问题。我已经用谷歌搜索了，但是答案对我来说没有意义。

我正在学习运算放大器，并使用便宜的10cent运算放大器来创建各种电路。我总是使用+/- 5V或15V从实验室电源为这些电源供电，并且在无焊面包板上非常有效。创建简单的东西，例如简单的多谐振荡器等，只需花费几美分。

现在，我开始想知道如何通过单个直流电源为此类设备供电，例如5V壁式电源适配器，我周围有很多这种电源。

这是我发现的。

选项1：

使用“导轨分离器”，例如TLE2426。但是我可以在通孔形式的digikey上找到的最便宜的是1.83美元（数量= 1）。真？是我其余材料清单的十倍以上（例如，一个运算放大器加上几个电阻器和电容器来构成一个多谐振荡器）。

选项2：

使用此页面的“虚拟接地”部分中所示的另一个运算放大器：http : //www.swarthmore.edu/NatSci/echeeve1/Ref/SingleSupply/SingleSupply.html

选项3：

我在网上某处读到，您可以购买单电源运算放大器。我搜索了digikey，但找不到。它有一列称为“ Vsupply single / dual”，但我单击的所有内容，当我进入数据手册时，该列中引用的数字均为双+/-电压。

结论

请注意，对于小型一次性电路，我不关心为解决方案支付2美元，但可以肯定，选项2不是唯一的其他解决方案吗？如果是这样，那么从现在开始，我将只购买双样式（每包装两个）运算放大器，因为似乎总是需要一个来为另一个创造虚拟的基础。当然这不是唯一的解决方案吗？

此外，我认为选项2不能提供太多电流-这是否意味着它在某些情况下不起作用？在哪些情况下我会遇到选项2的问题？

假设您只有一个电源，最便宜的解决方案是重新设计电路，以便它可以由单个电源工作或产生负电源。我知道的所有单片运算放大器实际上都可以在单个电源上工作-很少有接地引脚，因此他们不知道+/- 5V和单个10V电源之间的差异。他们确实知道（不喜欢）信号低于负（或正）电源，甚至在许多情况下甚至接近信号。我建议您查看LM324的数据表这就是所谓的单电源运算放大器，之所以这么称呼，是因为输出摆幅接近负电源（负载负电源），而输入共模范围包括负电源。完整的数据表中有许多使用单电源供电的电路示例。均不使用电源分配器“芯片”，但有时需要一个或两个额外的电阻器。

例如，正如您提到的多谐振荡器：

每个运放一个美分或两个美分的LM324可能不像价格昂贵的10美分运放那么花哨，但它无处不在。许多电路受到该特定运算放大器的性能的限制（坦率地说，不是很出色），但是如果您愿意，可以代之以更好的东西。

在某些情况下，这并不是很优雅-尤其是在直流耦合的情况下。在这种情况下，您可以使用便宜的开关稳压器或电荷泵芯片（例如7660）来产生负电源。如果有时钟可用，则可以用数字输出，两个MLCC电容和一个双二极管来制造电荷泵。 。

“工程师可以花一美元，而任何傻瓜可以花两个美元。”

―亚瑟·梅伦·惠灵顿

最简单的方法，我偶尔使用的是一个简单的电阻分压器。串联两个相等的电阻（4k7左右）。分压器跨电源连接，例如+5 VDC。电阻分压器的中心变为虚拟接地，连接到+ 5VDC的点变为+ 2.5VDC，另一端为-2.5VDC。取决于应用程序，这有时是可行的，但是很容易变得不平衡。试用它，看看它是否在您的应用程序中起作用。在虚拟GND处添加一个运算放大器缓冲器有助于解决潜在的不平衡问题。

选项4：

使用电压转换器IC从5V产生更高和更低的电压。

例如，我使用这个小电路从5V为OpAmp和比较器供电，没有任何问题：

仅使用5V电源，即可在VA +端子上产生大约9.5V的电压，在VA-端子上产生-4.7V的电压。如果使用它为运算放大器供电并使用接地作为参考接地，则将获得非对称电源。幸运的是，大多数运算放大器都可以做到这一点。

该IC可用较便宜的ICL7660或类似产品代替。二极管可以是任何整流肖特基二极管，甚至可以是硅。只要确保它需要100mA的连续电流和约800mA的峰值电流即可。

还有其他一些选择。这全都与成本和电力需求有关。

1. 电压倍增器-反相：这是一个电压倍增器电路，但不是将电压倍增，而是反转极性。这是Nils Pipenbrink在回答中显示的选项。有几种IC可以以最低的成本完成此任务。优点：一般便宜。易于使用。连续接地（电源的接地与电路使用的接地相同）。缺点：电流容量低（无法提供大量电流）。高频噪声（运算放大器的PSRR较低，频率较高）。
2. 虚拟接地-线性稳压器样式：两个线性稳压器经过偏置，以便在它们之间产生稳定的虚拟中轨电压。有关电路的讨论和观点可以在这里找到。优点：更高的电流处理能力（大约1.5A或更高，取决于实际的电路拓扑）。低频运行（不会产生任何高频噪声）。缺点：接地不连续（虚拟导轨的接地与电压源的电位不同）。零件数高。效率不高（电流更大，热量更多）。
3. 学会使用单电源进行设计：并不是真正的“有趣”或“酷”的解决方案，但是有几种方法可以抵抗运算放大器的直流增益。乏味的艺术的例子。
4. 开关电源-逆变器/变压器：可以使用几种开关电源拓扑。这些范围从cuk转换器到SEPIC / Cuk到反激以及全桥和半桥拓扑（以及[线性技术以外的其他地方都有解决方案，我对此最为熟悉]）之间的所有内容。优点：高电流处理能力（您可以根据需要实际设计它们）。非整数倍数和介于两者之间的每个电压（可以将它们设计为产生所需的任何输出电压[此功能不会随电流的产生而叠加，请记住必须节省能量））。连续接地（输入电压的接地可以与输入电源的接地电压相同（或可以通过变压器隔离））。高效。缺点：设计复杂度（这也恰好同时发生）。零件数高。除非您进行构建，否则很难进行测试。大小（这是迄今为止解决方案中面积最多的区域）。高频内容（尽管使用这些拓扑进行过滤要容易得多，但有时可能会出现问题）。

我已经涵盖了所有我能想到的东西，以及我在用单电源轨制造双极电源时所想到的一切。做出明智的选择，进行研究，然后阅读数据表（是的，整个事情。我有很多问题是由于阅读时间过长而无法阅读）。