¿Un amplificador operacional necesita un suministro bipolar? ¿Y por qué no puede operar desde un solo suministro?
Esto depende totalmente del amplificador operacional en cuestión y del circuito en el que lo esté utilizando. Hay amplificadores operacionales que requieren una fuente bipolar, y amplificadores operacionales que están contentos con una sola fuente. El LM324 está diseñado para oscilar dentro de ~ 5mV del suelo y dentro de ~ 1.5V del riel de suministro positivo (cuando se alimenta con voltajes razonables, por ejemplo, 5V-30V).
Todos tus circuitos son bastante extraños. Si bien inicialmente parece que ha conectado rutas de retroalimentación, esto no es cierto. Los dos primeros circuitos simplemente tienen una resistencia de carga de salida de 100Ω y no hay realimentación. Si dibuja los esquemas de una manera más habitual, esto debería hacerse evidente de inmediato. Debido a esto, está operando el amplificador operacional como un comparador (la entrada + es 3V más alta que la entrada), y no debe confiar en el simulador. Intuitivamente, cuando la entrada + es significativamente más alta que la - entrada, la salida irá al riel. Sin embargo, con una carga de 100Ω, es posible que el amplificador operacional no pueda generar suficiente corriente. El punto es que el voltaje de salida es impredecible y es posible que el simulador no modele este comportamiento con precisión.
El tercer circuito está claramente marcado incorrectamente, usted ha marcado un nodo conectado a tierra como "6V". Además, está cortocircuitando la salida del amplificador operacional a tierra, lo que hará que el amplificador operacional esté triste.
Con respecto a sus circuitos editados: el primer circuito es un amplificador operacional sin inversión con una entrada de 3V y una ganancia de 2. Por lo tanto, la salida es de 6V.
El segundo circuito sigue siendo problemático; como ya expliqué anteriormente, el amplificador operacional está tratando de llevar la salida al riel +, pero la carga es lo suficientemente grande como para que la salida se reduzca. Su etiqueta es engañosa, es muy probable que no sea 3V. Puede estar cerca de 3 V, pero la salida es impredecible y puede depender de la idiosincrasia del modelo del simulador.