我們經常看到很多非常經典的運算放大器應用圖集，但是他們都建立在雙電源的基
礎上，很多時候，電路的設計者必須用單電源供電，但是他們不知道該如何將雙電源的
電路轉換成單電源電路。
在設計單電源電路時需要比雙電源電路更加小心，設計者必須要完全理解這篇文章
中所述的內容。
1． 1 電源供電和單電源供電
所有的運算放大器都有兩個電源引腳，一般在資料中，它們的標識是VCC＋和VCC
－，但是有些時候它們的標識是VCC＋和GND。這是因為有些數據手冊的作者企圖將
這種標識的差異作為單電源運放和雙電源運放的區別。但是，這并不是說他們就一定要
那樣使用――他們可能可以工作在其他的電壓下。在運放不是按默認電壓供電的時候，
需要參考運放的數據手冊，特別是絕對最大供電電壓和電壓擺動說明。
絕大多數的模擬電路設計者都知道怎么在雙電源電壓的條件下使用運算放大器，比
如圖一左邊的那個電路，一個雙電源是由一個正電源和一個相等電壓的負電源組成。一
般是正負15V，正負12V 和正負5V 也是經常使用的。輸入電壓和輸出電壓都是參考地
給出的，還包括正負電壓的擺動幅度極限Vom 以及最大輸出擺幅。
單電源供電的電路（圖一中右）運放的電源腳連接到正電源和地。正電源引腳接到
VCC＋，地或者VCC－引腳連接到GND。將正電壓分成一半后的電壓作為虛地接到運
放的輸入引腳上，這時運放的輸出電壓也是該虛地電壓，運放的輸出電壓以虛地為中心，
擺幅在Vom 之內。有一些新的運放有兩個不同的最高輸出電壓和最低輸出電壓。這種
運放的數據手冊中會特別分別指明Voh 和Vol。需要特別注意的是有不少的設計者會很
隨意的用虛地來參考輸入電壓和輸出電壓，但在大部分應用中，輸入和輸出是參考電源
地的，所以設計者必須在輸入和輸出的地方加入隔直電容，用來隔離虛地和地之間的直
流電壓。（參見1.3 節）
圖一
通常單電源供電的電壓一般是5V，這時運放的輸出電壓擺幅會更低。另外現在運
放的供電電壓也可以是3V 也或者會更低。出于這個原因在單電源供電的電路中使用的
運放基本上都是Rail－To－Rail 的運放，這樣就消除了丟失的動態范圍。需要特別指出
的是輸入和輸出不一定都能夠承受Rail－To－Rail 的電壓。雖然器件被指明是Rail－To
－Rail 的，如果運放的輸出或者輸入不支持Rail－To－Rail，接近輸入或者接近輸出電
壓極限的電壓可能會使運放的功能退化，所以需要仔細的參考數據手冊是否輸入和輸出
是否都是Rail－To－Rail。這樣才能保證系統的功能不會退化，這是設計者的義務。