大半の新しいシステムは、単一電源を使用して効率の向上や電源設計の簡素化を実現しています。OPA838 は、入力ピンと出力ピンがデバイスの線形動作領域内でバイアスされていれば、単一電源 (負電源はグランド) で使用でき、分割電源を使用する場合と性能の変化はありません。出力は、線形動作に必要な約 100mV のヘッドルームで、レールツーレールで名目上スイングします。入力は、負のレール (通常はグランド) より小さく、正の電源の 1.3V 以内でスイングできます。DC 結合の単一電源動作の場合、一般的に非補償型オペアンプで高ゲイン動作をするアプリケーションでは、入力スイングを正の電源の入力スイング制限よりも小さくします。通常、正の電源に必要な 1.3V の入力ヘッドルームでは動作が制限されません。

図 7-10 は、0V ～ 0.5V 入力範囲で、5V SAR ADC に共通する 4.5V のリファレンス電圧を使用して、0V 入力の出力を 0.15V までレベルシフトし、0.5V の入力スイングに対して 4.1V の出力スイングを生成するようにゲインを設定する設計例を示しています。この例では、0V 入力に対して 0.15V 出力を生成する正の入力ピンにバイアスをかけるのに必要な、39µA をシンクする 0Ω のソースを想定しています。R_F と R_G の値はわずかに縮小され、非反転入力の 2 つのバイアス設定抵抗の並列の組み合わせを調整することで、バイアス電流をキャンセルできます。図 7-11 は、0V 入力で 0.15V、0.5V 入力で 4.35V の出力を生成する回路のステップ応答の例を示しています。

AC 結合が許容される場合、単一電源を動作させる簡単な方法は反転を動作させることです。図 7-12 は、低消費電力、高ゲインの例を示しています。この例では、-20V/V のゲインが実装されており (AC 結合チャネルでは通常、反転は問題になりません)、V+ 入力がミッドスケールにバイアスされています。この例はオプションのバイアス電流キャンセル設定を示しています。出力 DC レベルで良好な精度が必要な場合以外、これは不要です。分周抵抗と 80.7Ω の絶縁抵抗の並列の組み合わせが帰還抵抗の値と一致します。反転入力にブロッキングコンデンサを接続して、帰還抵抗のインピーダンスをマッチングし、バイアス電流を打ち消すことができます。この 3V 電源例では、2 つの入力と出力は 1.5V にバイアスされています。これにより入力ピンが範囲内に収まり、利用可能な最大 V_PP が出力の中心になります。図 7-13 は、この例の小信号応答ですが、入力コンデンサの値で設定する 887Hz のローエンドカットオフから、17.5MHz の高周波数カットオフまでの f_–3dB の範囲が表示されています。

これらの方式は、単一電源設計の多くの実装方法の 2 つの例にすぎません。DC リファレンス電圧または AC 結合を使用する一般的な方法は多く存在しています。「単一電源オペアンプの設計技法」は、適切なオプションの組み合わせをまとめています。