MT-041：运算放大器输入和输出共模与差分电压-AnalogDevices.PDF

MT-041 指南 运算放大器输入和输出共模与差分电压范围 输入与输出电压范围 关于实际运算放大器的容许输入和输出电压范围，有一些实际的基本问题需要考虑。显 然，这不仅会根据具体器件而变化，还会根据电源电压而变化。我们可以通过器件选型 来优化该性能点，首先要考虑较为基础的问题。 任何实际运算放大器输入和输出端的工作电压范围都是有限的。现代系统设计中，电源 电压在不断下降，对运算放大器之类的模拟电路而言，3 V至5 V的总电源电压现在已十分 常见。这一数值和过去的电源系统电压相差甚远，当时通常为±15 V(共30 V)。 由于电压降低，必须了解输入和输出电压范围的限制——尤其是在运算放大器选择过程中。 输出共模电压范围 下图1大致显示了运算放大器输入和输出动态范围的限制，与两个供电轨有关。任何运算 放大器都由两个电源电位供电，用正供电轨+V 和负供电轨–V 表示。运算放大器的输入 S S 和输出共模范围根据与两个供电轨电压限值的接近程度来定义。 +V S V V CM(HI) SAT(HI) V OP AMP V CM OUT V V CM(LO) SAT(LO) -VS(OR GROUND) 图1：运算放大器输入和输出共模范围 Rev.0, 10/08, WK Page 1 of 4 MT-041 在输出端，V 有两个供电轨相关限制，即高电平(接近+V )和低电平(接近–V ) 。高电平 OUT S S 时，范围可达饱和上限V –V (最大正值)。例如，如果+V 为5 V ，V 为100 mV， S SAT(HI) S SAT(HI) 则VOUT上限(最大正值)为4.9 V 。同样，低电平时，范围可达饱和下限–VS + VSAT(LO) 。因 此，如果–VS为接地(0 V) ，VSAT(LO)为50 mV ，则VOUT下限为50 mV。 显然，给定运算放大器的内部设计会影响该输出共模动态范围，必要时，器件本身的设 计应当最大程度地减小VSAT(HI)和VSAT(LO) ，以便实现最大输出动态范围。某些类型的运算放 大器就采用了这样的设计，这些放大器通常采用单电源系统专用的设计。欲了解更多详 情，请参考指南MT-035 输入共模电压范围 在输入端，适用于V 的共模范围也有两个供电轨相关限制，即高电平(接近+V )和