Операционные усилители с однополярным и двуполярным питанием: в чем разница и как так получилось

Мы привыкли, что цифровые схемы обычно работают с однополярным питанием, а логические сигналы имеют всего два уровня, и в основном даже не задумываемся о фактических значениях этих напряжений. Исторически выработалось несколько стандартов питания цифровых микросхем: самыми распространенными стали TTL и CMOS с напряжением питания 5 В и их низковольтные версии LV с напряжением 3,3 В. Благодаря этому очень просто обеспечить электрическую совместимость и можно полностью сосредоточиться на логике.

Но как только возникает необходимость подружить микроконтроллер с окружающим его аналоговым миром, оказывается, что этот мир живет совершенно по другим правилам. Операционные усилители (ОУ) не имеют ничего общего с привычным TTL. Их питание может быть не только однополярным, но и двуполярным, а рабочие напряжения варьируются от нескольких вольт до нескольких десятков вольт. При этом у каждого усилителя есть свои требования к входному диапазону и свои ограничения размаха выходного сигнала. Такое разнообразие может легко запутать начинающего электронщика, который впервые сталкивается с аналоговой схемотехникой.

В этой статье предлагаю вместе разобрать:

•   существует общий универсальный стандарт питания для ОУ;

•   откуда в аналоговых схемах взялось двуполярное питание и чем оно отличается от однополярного;

•   почему у двуполярного ОУ выводов питания всего два без отдельного GND;

•   почему классические ОУ плохо работают от одной шины питания;

•   чем на самом деле различаются однополярные и двуполярные ОУ, можно ли одним заменить другой.

Погрузиться в мир аналоговой схемотехники