运放电源、输入和输出电压范围关系详解

运放电源、输入和输出电压范围关系详解

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/mogutou520/article/details/142584290

运放（运算放大器）是电子工程中常见的组件，其性能受到电源、输入和输出电压范围的限制。本文详细解释了这三个关键参数之间的关系，并通过三个示意图展示了不同类型的运放（普通运放、单电源运放、轨至轨运放）在电压范围上的差异。

系统设计人员通常会遇到有关运放电源输入和输出电压范围能力的问题。
首先，常见的运放没有接地端子，标准运放不知道接地位置，因此它也就无从知道其工作电源是一个双电源还是单电源。只要电源输入和输出电压在其工作范围内，就不会出问题。
这里涉及到三个问题需要考虑：

1. 总电源电压范围，这是两个电源端子之间的总电压。例如，±15V意味着总电压范围为30V。再如，某个运放的工作电压范围可能是6V~36V。在低压极端条件下，它可能会为±3V或者6V。在高压极端条件下，它可能为±18V或者36V，甚至-6V/30V，会发现使用非平衡电源运放也是可以工作的
2. 输入共模电压范围,一般是相对于正负电源电压而言的，如图1所示。使用类似于方程的方法表示时，假定运放的共模范围可以描述为负轨以上2V到正轨以下2.5V。可以表示为：
3. 同样，输出电压范围也是相对于供电轨电压计算，其可以表示为：
   
   图1
   图1显示了一个闭环增益G=1的缓冲器配置。输出能力被限定为
   输出电压范围大于输入共模电压范围，主要原因是输入共模电压受限制

图2显示了一种所谓单电源运放，它拥有一个可以扩展至负轨共模电压，即允许它接近地电压运行，可实现更宽输入范围的电压。图2输出能力被限定为 ：
低电压是由VOUT输出最低值限制，高电压是由输入共模电压限制。

图2

图3展示了一个轨至轨运放，输入电压可以略大于两个电源电压轨，输出电压可以摆动到非常接近于电源轨，通常在距离电源轨10mV~100mV范围内。也有部分运放只有输出满足轨至轨输出。
轨至轨运算放大器非常具有吸引力，因为它们放宽了信号电压限制，但是，它们并非总是最佳选择。

图3