广告

运算放大器的输入和输出电压范围到底有多大?

2019-08-13 Bruce Trump 资深模拟工程师 阅读:
我们常常会收到一些与电源有关的应用问题,询问我们运算放大器的输入和输出电压范围到底有多大。既然大家存在这方面的疑惑,那么我们就利用这篇文章来为大家解疑释惑……

我们常常会收到一些与电源有关的应用问题,询问我们运算放大器的输入和输出电压范围到底有多大。既然大家存在这方面的疑惑,那么我们就利用这篇文章来为大家解疑释惑:Oeoednc

首先,常见运算放大器并没有接地端。标准运算放大器“不知道”接地的位置,因此它也就无从知道其工作电源是一个双电源(±)还是一个单电源。只要电源输入和输出电压在其工作范围以内,就不会出问题。Oeoednc

下面是我们需要考虑的三个重要电压范围:Oeoednc

1、总电源电压范围。它是两个电源端之间的总电压。例如,30V 的总电压范围为±15V。再如,某个运算放大器的工作电压范围可能为 6V 到 36V。在低压极端条件下,它可能为 ±3V 或者 +6V。在高压极端条件下,它可能为 ±18V 或者 +36V,甚至是-6V/+30V。没错,如果您留心阅读下面的第 2 点和第 3 点,会发现使用非平衡电源也是可以的。Oeoednc

2、输入共模电压范围(C-M 范围)一般是相对于正负电源电压而言的,如图 1所示。使用类似于方程式的方法表示时,假设运算放大器的 C-M 范围可以描述为负轨以上 2V 到正轨以下 2.5V,表示方法为:(V-)+2V 到 (V+)–2.5V。Oeoednc

3、同样,输出电压范围(即输出动态范围性能)是相对于轨电压而言的。这时,它可以表示为 (V-)+1V 到 (V+)–1.5V。Oeoednc

这些例子(图 1、2和3)可以运用一个 G=1 缓冲器配置结构进行说明。重点是,图 1 所示例子的输出范围大小被限定为负轨 2V 和正轨 2.5V,原因是输入 C-M 范围受限。在高增益条件下,可能会需要配置这种运算放大器,以达到其最大输出电压范围。Oeoednc

001ednc20190813Oeoednc

图 1 所示的例子是双±电源常用的运算放大器典型结构。虽然我们不把它称作“单电源”,但是它的确可以通过将电源保持在规定范围内实现单电源工作。 图 2 显示了一种所谓的单电源运算放大器。它拥有一个 C-M 范围,该范围可以扩展至负轨,但通常会稍低于负轨。这样,它便可以应用于更多电压接近零的电路中。因此,尽管不被称为“单电源”的运算放大器可以用于某些单电源电路中,但真正的单电源型运算放大器在这些应用中则更加常见。Oeoednc

002ednc20190813Oeoednc

在这种 G=1 缓冲器电路中,这种运算放大器可从 V-轨(受限于输出大小)得到0.5V 的输出动态范围,并从 V-轨(受限于输入 C-M 范围)得到 2.2V 的输出动态范围。 图 3 显示了一个轨至轨运算放大器。它工作时,输入电压可以等于甚至略微大于两个电源电压轨,如图 3 所示。轨至轨输出意味着,输出电压可以非常接近于轨,但通常在电源轨的 10mV 到 100mV 范围内。一些运算放大器标声称只有一个轨至轨输出,缺少图 3 所示输入特性。轨至轨运算放大器用于单 5V 电源和单 5V 以下电源的情况非常普遍,因为它们可在有限电源电压范围下最大化信号电压输出的性能。Oeoednc

003ednc20190813Oeoednc

轨至轨运算放大器非常诱人,因为它们放宽了信号电压限制,但是,它们并非总是我们的最佳选择。同我们生活中的其他选择一样,它在其他性能方面通常会有一些折扣。但是,这同时就是你作为一名模拟设计人员的价值所在。我们的生活充满了各种复杂的问题和选择,但我们仍然对它充满热爱。Oeoednc

本文转载自《看一个TI老工程师如何驯服精密放大器Oeoednc

 Oeoednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 学子专区—ADALM2000实验:跨阻放大器输入级 本次实验旨在研究简单跨阻放大器的输入级配置。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:16位250KSPS多通道S MS5182N/MS5189N是4/8通道、16bit、SAR型模数转换器。MS5182N/MS5189N内部集成无失码的16位SAR ADC、低串扰多路复用器、内部10PPM低漂移基准电压源(可以选择2.5或4.096V)、温度传感器、可选择的单极点滤波器以及当多通道依次连续采样时非常有用的序列器。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:功放芯片8002A优势 8002A是一款AB类,单声道带关断模式,桥式音频功率放大器。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:固定增益仪表放大器 仪表放大器是模拟信号链领域里仅次于模数转换/数模转换(ADC/DAC)的高端产品,技术门槛高、研发难度大,市场应用上长期以来都只能从欧美供应商中选择,国内仪表放大器尚处于起步阶段,可选用的产品型号还相等匮乏。RS633的推出将打破欧美厂商在高性能仪表放大器芯片细分领域的市场垄断,实现仪表放大器产品的国产化,保障自给自足,推动国内高端模拟芯片的研发水平快速发展、提升。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:艾为Smart K音频功 AW87559是艾为专门为提高音乐输出动态范围,提高整体音质而设计的音频功放IC。它是新型高效、高PSRR、低噪声、恒定大音量的第五代Smart K音频放大器。
  • 自耦变压器SPICE建模 自耦变压器又称为单绕组变压器,可分升压变压器及降压变压器;它是一种只有一组线圈的变压器,其中一个线圈作为另一线圈的一部份...
  • “中国IC设计成就奖”提名产品:内置24位高精度ADC的32 本芯片是带有LCD驱动和24位高精度ADC的32位MCU的SOC产品,提供120KB Flash空间用于存储用户程序。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品:和芯星云ⅣUC9810 NebulasIV UC9810 是和芯星通自主研发的新一代射频基带及高精度算法一体化 GNSS SoC 芯片。通过低成本、小型化、低功耗、高集成度、优异的RTK性能、双天线定向、高性价比等特点,包括国内首创22nm工艺的多模多频低功耗高精度射频基带一体化SoC技术、双处理器主从异步架构,构建全系统多频点、高性能、高安全的运算平台、时频联合抗干扰及片内宽窄带射频抗干扰技术、多频点信号间的辅助捕获和跟踪技术、RTK序贯差分策略,开发的一款应用于高精度市场的GNSS SoC芯片。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品:信号调理及变送专用SoC SD23M201是一款用于阻式或电压型传感器应用的信号调理芯片。内部集成2路24位ADC,可分别用于主信号测量和辅助温度信号测量,主ADC支持EMI检测,可降低干扰信号的影响。内部集成32位可编程MCU,支持客户开发,可通过串行方式实现在线调试。集成16位DAC,支持比例电压、绝对电压和4-20mA电流和PWM输出,模拟输出允许超量程10%。灵活的串行接口SPI、UATR、I2C、OWI,其中,OWI接口可借助电源线进行单线通信,无需额外线路。多种恒流源、恒压源激励输出,满足热电阻、电偶、桥式压力传感器等测量需求。6.5V~40V宽供电电压,适合多种工业现场应用需求。
  • 颠覆数字视觉:意法半导体率先推出50万像素深度图像ToF 突破性的 FlightSense 3D 传感器增强智能手机、AR/VR设备和消费类机器人的成像能力;在40nm堆叠晶圆上实现专有间接飞行时间 (iToF) BSI 技术,新传感器集高性能、低功耗和小尺寸于一身
  • 工程师指南:如何动态调整合适的输出电压 电源通常设置为固定输出电压,以为电气负载供电。然而,有些应用需要可变的供电电压。例如,在某些情况下,如果根据相应的工作状态调整内核电压,微控制器可以更有效地运行。本文将展示如何使用为此目的而开发的专用数模转换器(DAC)来即时调整电源的输出电压。
  • 汽车EDR国标出炉,都涉及哪些技术? 根据强制性国家标准《汽车事件数据记录系统》(GB 39732-2020)的规定,自2022年1月1日起,国内所有新生产的乘用车都将强制要求配备汽车事件数据记录系统(EDR),或者符合规定的DVR(车载视频行驶记录系统)。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了