輸入電壓范圍：Input Voltage Range

定義：保證運(yùn)算放大器正常工作的最大輸入電壓范圍，也稱為共模輸入電壓范圍。請(qǐng)一定看清楚，是輸入電壓，不是電源電壓，有的同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)根本就沒(méi)有搞清楚什么是電源電壓，什么是輸入電壓!

優(yōu)劣評(píng)定：一般運(yùn)放的輸入電壓范圍比電源電壓范圍窄1V到幾V，比如一個(gè)運(yùn)放用±15V供電，輸入電壓范圍在-12V~13V。較好的運(yùn)放輸入電壓范圍和電源電壓范圍相同，甚至超出范圍0.1V。比如±15V供電，輸入范圍在-15.1V到15.0V。當(dāng)運(yùn)放最大輸入電壓范圍與電源范圍比較接近時(shí)，比如相差0.1V甚至相等、超過(guò)，都可以叫“輸入軌至軌”，表示為Rail-to-rail input，或RRI。

理解：運(yùn)放的兩個(gè)輸入端，任何一個(gè)的輸入電壓超過(guò)此范圍，都將引起運(yùn)放的失效。注意，超出此范圍并不代表運(yùn)放會(huì)被燒毀，但絕對(duì)參數(shù)中出現(xiàn)的此值是堅(jiān)決不能超過(guò)的。

圖1給出了輸入電壓范圍和輸出電壓范圍的示意。下方的OP07數(shù)據(jù)手冊(cè)中，可以看出在±15V供電時(shí)，其輸入電壓范圍只有±14V。

圖1 雙電源供電、單電源供電以及軌定義示意圖

圖2 OP07運(yùn)放手冊(cè)中的輸入電壓范圍

輸出電壓范圍：VOH/VOL或者Swing from rail

定義：在給定電源電壓和負(fù)載情況下，輸出能夠達(dá)到的最大電壓范圍?；蛘呓o出正向最大電壓VOH以及負(fù)向最小電壓VOL——相對(duì)于給定的電源電壓和負(fù)載;或者給出與電源軌(rail)的差距。好像有點(diǎn)拗口了，說(shuō)人話就是運(yùn)放的輸出電壓最大到多大，能否達(dá)到或接近電源電壓!

優(yōu)劣范圍：一般運(yùn)放的輸出電壓范圍要比電源電壓范圍略窄1V到幾V。較好的運(yùn)放輸出電壓范圍可以與電源電壓范圍非常接近，比如幾十mV的差異，這被稱為“輸出至軌電壓”。這在低電壓供電場(chǎng)合非常有用。當(dāng)廠家覺(jué)得這個(gè)運(yùn)放的輸出范圍已經(jīng)接近于電源電壓范圍時(shí)，就自稱“輸出軌至軌”，表示為Rail-to-rail output，或RRO。

理解：在沒(méi)有額外的儲(chǔ)能元件情況下，運(yùn)放的輸出電壓不可能超過(guò)電源電壓范圍，隨著負(fù)載的加重，輸出最大值與電源電壓的差異會(huì)越大。這需要看數(shù)據(jù)手冊(cè)中的附圖。

輸出電壓范圍，或者輸出至軌電壓有如下特點(diǎn)：

(1)正至軌電壓與負(fù)至軌電壓的絕對(duì)值可能不一致，但一般情況下數(shù)量級(jí)相同;

(2)至軌電壓與負(fù)載密切相關(guān)，負(fù)載越重(阻抗小)至軌電壓越大;

(3)至軌電壓與信號(hào)頻率相關(guān)，頻率越高，至軌電壓越大，甚至?xí)蝗淮蠓认陆?

(4)至軌電壓在20mV以內(nèi)，屬于非常優(yōu)秀。

在做基本運(yùn)算放大電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，有心的同學(xué)應(yīng)該就發(fā)現(xiàn)了，在反向比例放大電路中，輸入電壓是2V，但是測(cè)量得到的輸出電壓不是-20V，實(shí)際電壓只有-12V左右，當(dāng)時(shí)就有同學(xué)問(wèn)我這個(gè)問(wèn)題，我的回答是我只能告訴你結(jié)果是對(duì)的，至于為什么需要自己去查資料，不知道你查到了嗎?

下表摘自TI公司生產(chǎn)的運(yùn)算放大器uA741。在供電電壓為±15V，RL=10K歐時(shí)，其輸出電壓范圍是±12V，至軌電壓是3V，很大了。

表1 uA741電氣參數(shù)

通過(guò)上面的學(xué)習(xí)，希望同學(xué)們以后在設(shè)計(jì)電路時(shí)一定要注意到至軌電壓的問(wèn)題，如果你的設(shè)計(jì)要求輸出電壓要接近電源電壓，那么一定要選擇輸出軌至軌的運(yùn)放。