Cómo convertir un circuito de suministro de energía dual en un circuito de suministro de energía único
1.1 Fuente de alimentación y fuente de alimentación única
Todos los amplificadores operacionales tienen dos pines de alimentación, generalmente etiquetados como VCC+ y VCC - en la documentación, pero a veces sus etiquetas son VCC+ y GND. Esto se debe a que algunos autores de manuales de datos intentan diferenciar esta diferencia de etiquetado entre amplificadores operacionales de potencia única y amplificadores operacionales de potencia dual. Sin embargo, esto no significa que deban usarlo de esa manera; es posible que puedan trabajar con otros voltajes. Cuando el amplificador operacional no está alimentado por el voltaje predeterminado, es necesario consultar el manual de datos del amplificador operacional, especialmente el voltaje de suministro máximo absoluto y las instrucciones de oscilación de voltaje.
La gran mayoría de los diseñadores de circuitos analógicos saben cómo utilizar amplificadores operacionales en condiciones de voltaje de fuente de alimentación dual, como el circuito de la izquierda de la Figura 1, donde una fuente de alimentación dual consta de una fuente de alimentación positiva y una fuente de alimentación negativa de igual voltaje. Generalmente, son 15 V positivos o negativos, 12 V positivos o negativos y 5 V positivos o negativos, que también se usan comúnmente. El voltaje de entrada y el voltaje de salida están dados por la tierra de referencia, incluida la amplitud máxima de oscilación Vom de los voltajes positivo y negativo y la amplitud máxima de oscilación de salida.
El pin de alimentación del amplificador operacional en un circuito de suministro de energía único está conectado a una fuente de energía positiva y a tierra. Conecte el pin de alimentación positivo a VCC+, o conecte el pin de tierra o VCC - a GND. Divida el voltaje positivo por la mitad y conéctelo como tierra virtual al pin de entrada del amplificador operacional. En este momento, el voltaje de salida del amplificador operacional también es el voltaje de tierra virtual. El voltaje de salida del amplificador operacional está centrado alrededor de la tierra virtual y la amplitud está dentro de Vom. Algunos amplificadores operacionales nuevos tienen dos voltajes de salida máximos y voltajes de salida mínimos diferentes. El manual de datos para este tipo de amplificador operacional especificará específicamente Voh y Vol. Cabe señalar que muchos diseñadores utilizan casualmente tierra virtual para referirse a los voltajes de entrada y salida. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones, la entrada y la salida se basan en la tierra de la fuente de alimentación de referencia, por lo que los diseñadores deben agregar condensadores de aislamiento de CC en los puntos de entrada y salida para aislar el voltaje de CC entre tierra virtual y tierra.
Por lo general, el voltaje suministrado por una única fuente de alimentación es de 5 V y la oscilación del voltaje de salida del amplificador operacional será menor. Además, el voltaje de alimentación actual del amplificador operacional también puede ser de 3 V o incluso inferior. Por esta razón, los amplificadores operacionales utilizados en circuitos de alimentación única son en su mayoría amplificadores operacionales Rail To Rail, lo que elimina la pérdida de rango dinámico. Cabe señalar que es posible que tanto la entrada como la salida no puedan soportar el voltaje de Rail To Rail. Aunque el dispositivo está especificado como Rail to Rail, si la salida o entrada del amplificador operacional no es compatible con Rail to Rail, el voltaje que se acerca al límite de voltaje de entrada o salida puede degradar la funcionalidad del amplificador operacional. Por lo tanto, es necesario consultar atentamente el manual de datos para asegurarse de que tanto la entrada como la salida sean Rail to Rail. Esta es la obligación del diseñador para garantizar que la funcionalidad del sistema no se degrade.
