Como converter um circuito de fonte de alimentação dupla em um circuito de fonte de alimentação única
1.1 Fonte de alimentação e fonte de alimentação única
Todos os amplificadores operacionais possuem dois pinos de alimentação, geralmente rotulados como VCC+ e VCC - na documentação, mas às vezes seus rótulos são VCC+ e GND. Isso ocorre porque alguns autores de manuais de dados tentam diferenciar essa diferença de rotulagem entre amplificadores operacionais de potência única e amplificadores operacionais de potência dupla. No entanto, isso não significa que eles devam usá-lo dessa forma - eles podem trabalhar em outras tensões. Quando o amplificador operacional não é alimentado pela tensão padrão, é necessário consultar o manual de dados do amplificador operacional, especialmente as instruções de tensão de alimentação máxima absoluta e oscilação de tensão.
A grande maioria dos projetistas de circuitos analógicos sabe como usar amplificadores operacionais sob condições de tensão de alimentação dupla, como o circuito à esquerda da Figura 1, onde uma fonte de alimentação dupla consiste em uma fonte de alimentação positiva e uma fonte de alimentação negativa de tensão igual. Geralmente, é 15V positivo ou negativo, 12V positivo ou negativo e 5V positivo ou negativo, que também são comumente usados. A tensão de entrada e a tensão de saída são fornecidas pelo terra de referência, incluindo a amplitude máxima de oscilação Vom das tensões positivas e negativas e a amplitude máxima de oscilação de saída.
O pino de alimentação do amplificador operacional em um único circuito de fonte de alimentação é conectado a uma fonte de alimentação positiva e ao aterramento. Conecte o pino de alimentação positivo ao VCC + ou conecte o pino terra ou VCC - ao GND. Divida a tensão positiva pela metade e conecte-a como terra virtual ao pino de entrada do amplificador operacional. Neste momento, a tensão de saída do amplificador operacional também é a tensão de terra virtual. A tensão de saída do amplificador operacional está centrada em torno do terra virtual e a amplitude está dentro de Vom. Alguns novos amplificadores operacionais têm duas tensões máximas de saída e tensões mínimas de saída diferentes. O manual de dados para este tipo de amplificador operacional especificará especificamente Voh e Vol. Deve-se notar que muitos projetistas usam casualmente o aterramento virtual para se referir às tensões de entrada e saída. No entanto, na maioria das aplicações, a entrada e a saída são baseadas no aterramento da fonte de alimentação de referência, portanto, os projetistas devem adicionar capacitores de isolamento CC nos pontos de entrada e saída para isolar a tensão CC entre o aterramento virtual e o aterramento.
Normalmente, a tensão fornecida por uma única fonte de alimentação é de 5V e a oscilação da tensão de saída do amplificador operacional será menor. Além disso, a tensão atual da fonte de alimentação do amplificador operacional também pode ser de 3V ou até menor. Por esse motivo, os amplificadores operacionais usados em circuitos de fonte de alimentação única são, em sua maioria, amplificadores operacionais Rail To Rail, o que elimina a perda de faixa dinâmica. Deve-se observar que tanto a entrada quanto a saída podem não ser capazes de suportar a tensão Rail To Rail. Embora o dispositivo seja especificado como Rail to Rail, se a saída ou entrada do amplificador operacional não suportar Rail to Rail, a tensão que se aproxima do limite de tensão de entrada ou saída pode degradar a funcionalidade do amplificador operacional. Portanto, é necessário consultar cuidadosamente o manual de dados para garantir que tanto a entrada quanto a saída sejam Rail to Rail. Esta é a obrigação do projetista garantir que a funcionalidade do sistema não se degrade.
