假设我们有一个运算放大器电路，需要+/- 12 VDC电压轨。当我们所拥有的只是如图1所示的可变24 VDC电源时，我们如何提供互补输出?
在你说做不到之前，先考虑一下电源是如何构造的。台式电源，如B&K Precision的1550是专为浮动输出。在理想的情况下，地面和黑色和红色直流输出之间没有电气连接。这样的电源就像一个电池，我们可以自由地以任何我们选择的方式连接端子。
技术贴士 :直流电源和电池之间的类比是不完整的。与电池不同，通用型直流电源不会接受反向充电电流。很多电源都有反向电压(二极管)保护。有些电源将输出电压箝位到内部直流导轨上。在极端情况下，反向电流会造成不可逆的电源损坏。
图 1 :带阻性中心抽头的单输出稳压电源图片，提供正、负电压。
由于我们的电源完全能够提供浮动的24 VDC，因此所需的分路+/- 12 VDC是一个参考问题。我们可以使用电阻来提供虚拟地;同样，要理解电源输出是浮动的。中心抽头解决方案如图2所示，同时还有一个稍微不平衡的负载。输出相当好地平衡，电压轨相对于地为12.5和-11.5 VDC。
图 2 :显示24 VDC电源输出如何中心抽头以提供+/- 12 VDC的原理图。
限制
这种技术有一些严重的局限性。最重要的限制是负载的正、负电流需求之间的平衡。这对电阻的选择有重要的影响。例如，如果负载完全平衡，正负负载绘制相同的电流，则中心抽头电阻可能具有高值，例如10 kΩ。另一方面，如果存在很大的失配，则抽头电阻的值必须很低。事实上，为了保持电压平衡，可能需要“燃烧”大量的能量。
示例1
我们的第一个例子取自图2。这里恒流源表示的负载稍微不平衡，负载从正轨要求2 mA，从负轨要求3 mA。
我们可以在模拟器中输入这些值来查看结果，就像我在这个MultisimLive示例中所做的那样。另一种解决方案是重新学习电路理论教科书，并使用超节点方法求解系统。图2电路的解决方案如图3所示。在这个例子中，电路被重新绘制成传统的教科书配置，浮动电源顶部和中心。公共接地节点被移到原理图的底部。
图 3 :不平衡系统中轨电压的手绘原理图和超节点方程求解。
示例2:
假设负载分别改变为100mA和200mA。让我们假设抽头电阻必须消耗至少十倍的负载电流。有了这个规定，我们把抽头电阻设为50 Ω。我将把它留给你来解决这个方程，但是你的结果应该显示在14.5和-9.5 VDC的轨道。
如果这种不平衡是不可接受的，我们可以切换到25 Ω对。铁轨现在在13.25和10.75 VDC。我们可以继续降低阻力来改善平衡。
但是，这里有一个问题:
图1中显示的那些小的½W电阻必须增加到10w器件-允许2倍的安全裕度。它们一起消耗了电源输出的很大一部分。在某种程度上，当我们考虑合理设计的能源预算时，我们进入了愚蠢的区域。
结论
虽然这种方法在紧要关头起作用，但我们花更多的精力来平衡轨道，而不是为负载提供动力。因此，该技术在低功耗电路中的适用性有限。
话虽如此，这是对电路理论的一次很好的回顾。这扩展了我们对浮动电源的理解。这也回答了一个古老的问题:
我什么时候需要使用节点分析?