儘管單電源「軌到軌」運放的選擇範圍越來越大,但設計輸出級電路到0V的唯一方法仍然是要使用負極性電源,這一點將一直不變。這一無法更改的事實在簡單的電池供電應用中非常棘手。本設計實例提供了一種最簡化且帶點技巧的解決方法,這種方法僅使用單個「傳統的」穩壓器,適用於不要求對稱電源的情況,一些特殊的限制可以接受。

如圖1所示,這裡的「竅門」是使用一個負極性穩壓器(例如應用廣泛的7905/LM320),從電源的正端產生正輸出軌。該穩壓器會在其「接地端(G)」和「輸出端(OUT)」之間主動維持一個設定好的壓差(本例中是5V),因此在「公共端(COM)」和「+5V輸出端(OUT)」會有一個穩定的正電壓。

20171116TA01P1 圖1 負極性線性穩壓器將電池輸入分成正/負輸出。

這樣的好處是,電源電壓和穩壓輸出之間的壓差(本例中是5V-9V=-4V)可以用作負電壓軌,足以保持實際輸出級為0V,也可作其他任何用途。

那麼這種方法有沒有缺點?事實上確實有,而且有三個。

  1. 負極輸出不穩定。不管輸出有漂移還是波紋,任何連接的負載必須能保持要求的精準度。現代放大器都具有極好的電源抑制性能,所以這通常不是問題,但是我們需要瞭解;

  2. 從負電壓軌抽取的總電流必須不超過正電壓軌中的電流。要使穩壓器無法工作,正極負載至少應和負極負載一樣大;

  3. 如果任何一個電壓軌出現短路,整個源電壓都會出現在另一個電壓軌上。如果兩個電壓軌同時發生短路,穩壓器不會進行限流。

記住這些侷限性,這種「翻轉穩壓器」就能為常見問題提供一個簡單解決方案。這種方案我已經成功地使用了幾十年。