Пляшем от питания. Или, в чем разница между dual-supply и single-supply операционными усилителями
Вопрос: есть ли разница между ОУ, обозначенными как single-supply и «обычными» ОУ? И если есть - то какая?
По сути, вопрос выбора названия для линий питания или сигнала - это просто схемотехнический выбор. То есть, с точки зрения ОУ между этими двумя схемами нет никакой разницы:
Операционник искренне не знает, какую из линий мы назначили землей. Средняя точка может быть «нормальной» линией от блока питания, или «виртуальной землей», созданной какой-то микросхемой или банальным резистивным делителем.
Поэтому, пока входные/выходные параметры остаются в пределах датащита - проблем нет.
Однако. Эти самые датащитные параметр могут отличаться. И отличия single-supply операционников связаны, скорее, с предположениями о том, как и где они могут применяться, нежели с какими-то устоявшимися нормами. Поэтому, отличия, указанные ниже, у каких-то операционников могут быть, а могут и не быть. Вопрос в том, как производитель видит применение их продукта.
Итак, первое - питания. Для single-supply операционников нередко допстима работа при низком напряжении питания. Скажем, 5В или 3.3В. Это традиционнно типовые напряжения во многих однополярных схемах. Скажем, тот же NCV5230 от On Semiconductors работает от 1.8 вольт питания.
Второе, то как трактуются входные напряжения. Для традиционнах двуполярных ОУ предполагается, что сигнал пляшет где-то в районе середины питания. И отсутствие сигнала - это просто уровень напряжения где-то в этой серединке (с поправкой на нужное смещение). Для однополярных ОУ, однако, часто считается, что сигнал танцет возле нуля (нижнего питания). Поэтому там отсутствие сигнала вполне может означать наличие нуля на входе, т.е. нижнее питание.
Поэтому для классических двуполярных ОУ допустимое входное напряжение часто меньше размаха питания, с запасом в районе 0.5 - 2 вольта. В то время как для однополярных ОУ нулевой уровень считается вполне нормальным, и они его спокойно переваривают. То есть, они часто имеют rail-to-rail входы. Да и выходы тоже.
Также, часто делается предположения, что низковольтные single-supply ОУ работают в компактных устройствах с батарейным питанием. Отсюда они часто имеют низкий ток потребления. Кроме того, чтобы уменьшить количество обвеса, они, обычно, не требуют балансировки или частотной коррекции (в большинстве типовых применений). Найти традиционный двуполярный ОУ с вынешней корректировкой проще, чем однополярный.
Опять же, все зависит от того, как производитель позиционирует свою микросхему и как он видит ее типовое применение. Поэтому, ориентироваться просто на слова «single-supply», «dual-supply» не стоит. Нужно проверять датащит и смотреть на требования в своей схеме.