单运放的浮动供电电路的进一步解释讲解

       有时候需要运算放大器输出高一些的电压，或者输入高一些的电压，又或者输入输出都高一些。最简单的办法就是使用钞能力，只要钱给够，加上允许的时间够长，那么总可以买到甚至定制到合适的运算放大器。如果使用数量不多，也可以自己搭建分立元件的运算放大器，达到需求的功能。这里讲的则是更常见的折中方法，就是运算放大器加上分立元件，实现“电压扩展”。而本随笔则重点讲一下运算放大器的“浮动供电”。

       电压扩展最容易的就是扩展输出电压范围，在运算放大器的外围，增加一级电压放大电路即可。但是本随笔要讲的是运算放大器的浮动供电，那么就不使用”常规“的放大，改成使用运算放大器浮动供电，仿真电路如下图所示。VCC和VEE之间的相对电压不变，保证运算放大器可以正常工作。以往运算放大器供电是相对”参考地“是不动的，而现在运算放大器供电是”滑动的“。

        为了进一步理解”滑动“，或者说电压浮动，假设有下面一个机械装置，宽2米，高60米。在高30米的位置设置一个参考点，固定一个杠杆，这样有一个定点。然后横向各1米（比例与电阻比例相同，电阻是2个1kΩ）的位置，固定一个滑杆，滑杆上套上一个可移动的圆环（运算放大器）。将杠杆在圆环上固定，这样就有一个动支点。同时，外部有一个横杆也固定到圆环上，可以控制圆环上下移动。如果在上下各15米处设置一个挡板（稳压管），这样就保证控制输入不会超过±15米的范围。杠杆另外一个动点，则变为输出。这样，输入移动1米，输出就会移动2米，这个可以用相似三角形来证明。这样，输入±15米，输出范围就是±30米。

       如果这个结构是一个水桶，圆环换成一个浮子，输入是控制水面高度，输出还是杠杆的动端相对固定参考点的移动位置，那么是不是可以更形象的理解”浮动“。因为我的画图技术不好，这里就不再献丑。

       虽然一直说浮动供电，但是，实际浮动的不是供电，而是运算放大器在电源轨之间浮动。运算放大器没有GND这个引脚，一般只有5个引脚，VCC，VEE，IN+，IN-和OUT，是不是没有GND。

 

 

       输入输出电压范围同时需要扩展，比如高压缓冲器。如下图所示。如果说前面的电路，尚且有一个固定的支点，可以控制浮动的放大倍数，缓冲器则取消了这个固定支点，完全浮动了，实现“水涨船高”的效果。

上面的电路重新画一下，更容易理解“浮动”。运算放大器在电源轨上浮动，输入多少，输出就多少。实现了缓冲器。

 来个更复杂的电路，这里就不仿真了，带上原文的图号。这个电路来自《The Art of Electronics》。

 浮动供电的参考点可以在运放的输入，也可以在输出侧，这种是自动控制浮动，那么是否可以不自动呢？那一定是可以的，也可以由其他输入控制。就像当年的水池灌水的题目一样，入水口可能不止一个，只要“浮子”能正常工作，谁控制浮动就无所谓了。

参考吉时利的Model 236的电路做一点简化，则可以得到一个浮动位置由偏置电压控制的浮动供电电路。

             为了更清晰的演示浮动供电，在绘制电路的时候，将电源的连接线完整的画了出来。上面的电路也可以改画一下。重画之后，整体看这个电路，利用运算放大器的虚短，直接可以看出输出等于输入。而外围的那一圈电路，只是构造了前面讲的“滑杆的支架”。而且，注意看，这个支架和第一个电路是相似的。