چگونه یک مدار منبع تغذیه دوگانه را به یک مدار منبع تغذیه تبدیل کنیم
1.1 منبع تغذیه و منبع تغذیه تک
همه تقویت کننده های عملیاتی دارای دو پایه برق هستند که معمولاً با عنوان VCC+ و VCC در مستندات مشخص می شوند، اما گاهی اوقات برچسب آنها VCC+ و GND است. این به این دلیل است که برخی از نویسندگان کتابچه راهنمای داده تلاش می کنند تا این تفاوت برچسب گذاری را بین تقویت کننده های عملیاتی تک توانی و تقویت کننده های عملیاتی دو توان متمایز کنند. با این حال، این بدان معنا نیست که آنها باید از آن استفاده کنند - آنها ممکن است بتوانند در ولتاژهای دیگر کار کنند. هنگامی که تقویت کننده عملیاتی با ولتاژ پیش فرض تغذیه نمی شود، لازم است به دفترچه راهنمای اطلاعات تقویت کننده عملیاتی، به ویژه دستورالعمل های حداکثر مطلق تغذیه و نوسان ولتاژ مراجعه کنید.
اکثریت قریب به اتفاق طراحان مدارهای آنالوگ می دانند که چگونه از تقویت کننده های عملیاتی تحت شرایط ولتاژ منبع تغذیه دوگانه استفاده کنند، مانند مدار سمت چپ شکل 1، که در آن یک منبع تغذیه دوگانه از یک منبع تغذیه مثبت و یک منبع تغذیه با ولتاژ یکسان تشکیل شده است. عموماً 15 ولت مثبت یا منفی، 12 ولت مثبت یا منفی و 5 ولت مثبت یا منفی است که معمولاً از آنها نیز استفاده می شود. ولتاژ ورودی و ولتاژ خروجی هر دو توسط زمین مرجع، از جمله حداکثر دامنه نوسان Vom ولتاژهای مثبت و منفی و حداکثر دامنه نوسان خروجی داده می شود.
پایه برق تقویت کننده عملیاتی در یک مدار منبع تغذیه به یک منبع تغذیه مثبت و زمین متصل می شود. پایه برق مثبت را به VCC+ وصل کنید یا پایه یا پایه VCC - را به GND وصل کنید. ولتاژ مثبت را به نصف تقسیم کرده و به عنوان یک زمین مجازی به پایه ورودی تقویت کننده عملیاتی متصل کنید. در این زمان، ولتاژ خروجی تقویت کننده عملیاتی نیز ولتاژ زمین مجازی است. ولتاژ خروجی تقویت کننده عملیاتی در اطراف زمین مجازی متمرکز شده و دامنه آن در Vom است. برخی از تقویت کننده های عملیاتی جدید دارای دو حداکثر ولتاژ خروجی و حداقل ولتاژ خروجی متفاوت هستند. کتابچه راهنمای داده برای این نوع تقویت کننده عملیاتی به طور خاص Voh و Vol را مشخص می کند. لازم به ذکر است که بسیاری از طراحان بطور معمول از زمین مجازی برای اشاره به ولتاژهای ورودی و خروجی استفاده می کنند. با این حال، در اکثر برنامه ها، ورودی و خروجی بر اساس زمین منبع تغذیه مرجع است، بنابراین طراحان باید خازن های ایزوله DC را در نقاط ورودی و خروجی اضافه کنند تا ولتاژ DC بین زمین مجازی و زمین را ایزوله کنند.
معمولاً ولتاژی که توسط یک منبع تغذیه تامین می شود 5 ولت است و نوسان ولتاژ خروجی تقویت کننده عملیاتی کمتر خواهد بود. علاوه بر این، ولتاژ منبع تغذیه فعلی تقویت کننده عملیاتی نیز می تواند 3 ولت یا حتی کمتر باشد. به همین دلیل تقویت کننده های عملیاتی مورد استفاده در مدارهای تک منبع تغذیه، بیشتر تقویت کننده های عملیاتی Rail To Rail هستند که از بین رفتن دامنه دینامیکی را حذف می کند. لازم به ذکر است که هم ورودی و هم خروجی ممکن است نتوانند ولتاژ Rail To Rail را تحمل کنند. اگرچه دستگاه به عنوان Rail to Rail مشخص شده است، اگر خروجی یا ورودی تقویت کننده عملیاتی از Rail to Rail پشتیبانی نکند، نزدیک شدن ولتاژ به حد مجاز ولتاژ ورودی یا خروجی ممکن است عملکرد تقویت کننده عملیاتی را کاهش دهد. بنابراین لازم است با دقت به دفترچه راهنمای داده ها مراجعه کنید تا از ریل به ریل بودن هر دو ورودی و خروجی اطمینان حاصل کنید. این وظیفه طراح است که اطمینان حاصل کند که عملکرد سیستم کاهش نمی یابد.
