Есть ли какие-либо недостатки в работе операционного усилителя с асимметричными шинами напряжения?

До тех пор, пока входные контакты или выходные контакты типичного операционного усилителя rail-to-rail находятся между напряжениями шины, эталон «земли» фактически не фиксируется посередине между шинами. (nb IIRC есть некоторые операционные усилители, которые на самом деле имеют отдельный контакт заземления)

Для иллюстрации рассмотрим операционный усилитель с шиной ввода-вывода (RRIO) в конфигурации повторителя напряжения:

Мы питаем шины операционного усилителя напряжением +/- 9,15 В и подаем сигнал переменного тока со смещением постоянного тока 7,5 В и размахом переменного тока 3,3 В.

Выходной сигнал будет колебаться между +9,15 В и +5,85 В, что находится в пределах рабочего диапазона этого гипотетического операционного усилителя. Остальной рабочий диапазон, от -9,15 В до +5,85 В, не будет использоваться, пока сигнал остается в пределах параметров.

Таким образом, среднее значение, 7,5 В, можно рассматривать как «землю» для этого сигнала.

Другими словами, операционный усилитель не заботится о симметрии шин, он не знает, где находится «земля».

Для реального операционного усилителя, а не идеального, может быть некоторый минимальный запас по выходному размаху, от нескольких милливольт до пары вольт. Таким образом, это необходимо учитывать в стратегии, изложенной в вопросе.

Кроме того, штырьки MCU могут не нравиться проходу ниже заземляющей шины MCU. Следовательно, было бы неплохо установить ограничивающий диод на шину заземления на входной стороне.

Должно быть без проблем. Двухканальный операционный усилитель понятия не имеет, где GND, поэтому его работа от +/- 15 В или 3,3 В/-15 В просто обеспечивает меньший выходной диапазон. По сути, это похоже на случай одноканальных операционных усилителей, которые должны работать от 0 В до 3,3 В и иметь смещение около Vcc/2.

Одно предостережение, которое следует упомянуть, заключается в том, что при использовании асимметричных напряжений вы можете столкнуться с асимметричным ограничением вашего сигнала на выходе. Колебание между рельсами из-за насыщения (от 3,3 В до -15 В), вероятно, не будет ограничивать положительную шину (поскольку 3,3 В далеко от 15 В), но может ограничивать -15 В. Если это то, что вас не волнует, тогда дерзайте.

Это необычное использование операционного усилителя. Мне любопытно, если ваш MCU может принимать только 0–3,3 В, почему бы просто не использовать операционный усилитель с однополярным питанием, такой как OP340 ( техническое описание )

Ограничительные диоды для защиты от перенапряжения — это распространенный способ борьбы с риском того, что аналоговая секция с большими шинами питания может вызвать перенапряжение аналого-цифрового преобразователя с шинами питания логики.

Вот пример. Предположим, что у вас есть небольшой дифференциальный сигнал, который едет по синфазному сигналу, а последний может изменяться в широких пределах. Вам нужны широкие шины питания для размещения общего режима. Кроме того, есть опасения, что выход аналогового каскада может вызвать перенапряжение аналого-цифрового преобразователя.

D11 или D12 будут ограничивать, а R7 будет ограничивать ток. В этом примере диапазон абсолютного максимального напряжения для входа составляет от -0,3 В до (VDD+ 0,3 В).

Это всего лишь один из видов хомута. Также можно зажать стабилитроном.