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關於運放的軌到軌輸入

發布時間：2020-04-14 責任編輯：lina

【導讀】軌(gui)到(dao)軌(gui)運(yun)放(fang)十(shi)分(fen)流(liu)行(xing)，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)那(na)些(xie)低(di)電(dian)壓(ya)供(gong)電(dian)的(de)場(chang)合(he)。因(yin)此(ci)，你(ni)應(ying)該(gai)了(le)解(jie)軌(gui)到(dao)軌(gui)運(yun)放(fang)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)，同(tong)時(shi)對(dui)采(cai)用(yong)軌(gui)到(dao)軌(gui)運(yun)放(fang)的(de)設(she)計(ji)做(zuo)一(yi)些(xie)權(quan)衡(heng)。

軌(gui)到(dao)軌(gui)運(yun)放(fang)十(shi)分(fen)流(liu)行(xing)，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)那(na)些(xie)低(di)電(dian)壓(ya)供(gong)電(dian)的(de)場(chang)合(he)。因(yin)此(ci)，你(ni)應(ying)該(gai)了(le)解(jie)軌(gui)到(dao)軌(gui)運(yun)放(fang)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)，同(tong)時(shi)對(dui)采(cai)用(yong)軌(gui)到(dao)軌(gui)運(yun)放(fang)的(de)設(she)計(ji)做(zuo)一(yi)些(xie)權(quan)衡(heng)。

圖1所示是一個典型的軌到軌輸入級，包含N溝道和P溝道輸入對管。其中，P溝道場效應管負責接近負電源軌部分輸入電壓的導通，這個電壓可以稍微低於負電源軌（如果是單電源供電，則可以稍微低於地電位）。N溝gou道dao場chang效xiao應ying管guan負fu責ze接jie近jin正zheng電dian源yuan軌gui部bu分fen輸shu入ru電dian壓ya的de導dao通tong，這zhe個ge電dian壓ya可ke以yi稍shao微wei高gao於yu正zheng電dian源yuan軌gui。圖tu中zhong沒mei有you畫hua出chu附fu加jia電dian路lu，這zhe些xie電dian路lu用yong來lai切qie換huan哪na個ge輸shu入ru級ji連lian接jie到dao後hou級ji。在zai離li正zheng電dian源yuan軌gui大da約yue1.3V時，許多雙輸入級運放會發生輸入級切換。在這個電壓下發生切換的原因是，超過這個電壓時，P溝道輸入級的門極驅動電壓已經很小，不足以驅動P溝道輸入對管，因此輸入級被切換到N溝道輸入級。

關於運放的軌到軌輸入

P溝道輸入級和N溝道輸入級輸入失調電壓不同。如果共模輸入電壓範圍包含了輸入級電壓切換點的話，比如在增益為1的de情qing況kuang下xia，將jiang產chan生sheng輸shu入ru失shi調tiao電dian壓ya的de改gai變bian。一yi些xie運yun放fang在zai出chu廠chang時shi經jing過guo激ji光guang或huo電dian子zi校xiao準zhun以yi減jian少shao其qi輸shu入ru級ji的de失shi調tiao電dian壓ya。這zhe也ye減jian少shao了le在zai切qie換huan輸shu入ru級ji時shi失shi調tiao電dian壓ya的de改gai變bian量liang，但dan改gai變bian還hai是shi會hui存cun在zai。控kong製zhi切qie換huan輸shu入ru級ji的de電dian路lu是shi根gen據ju輸shu入ru電dian壓ya和he正zheng電dian源yuan軌gui的de相xiang對dui電dian壓ya來lai決jue定ding何he時shi切qie換huan的de，而er不bu是shi根gen據ju輸shu入ru電dian壓ya和he地di的de相xiang對dui電dian壓ya來lai決jue定ding何he時shi切qie換huan。這zhe樣yang，對dui於yu一yi個ge3.3V供電的運放，輸入級切換點就落在了一個尷尬的地方-電源中點。

雖(sui)然(ran)大(da)多(duo)數(shu)應(ying)用(yong)都(dou)忽(hu)略(lve)這(zhe)點(dian)，但(dan)是(shi)這(zhe)種(zhong)輸(shu)入(ru)失(shi)調(tiao)電(dian)壓(ya)的(de)改(gai)變(bian)在(zai)需(xu)要(yao)高(gao)精(jing)度(du)的(de)場(chang)合(he)下(xia)會(hui)成(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)。在(zai)交(jiao)流(liu)運(yun)用(yong)中(zhong)，它(ta)還(hai)會(hui)帶(dai)來(lai)失(shi)真(zhen)。但(dan)這(zhe)裏(li)要(yao)強(qiang)調(tiao)的(de)是(shi)，這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)隻(zhi)會(hui)在(zai)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)包(bao)含(han)了(le)輸(shu)入(ru)級(ji)電(dian)壓(ya)切(qie)換(huan)點(dian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)才(cai)會(hui)發(fa)生(sheng)。

圖2所示為另一種類型的軌到軌輸入級。內部電荷泵將電壓提升，使得P溝道輸入級供電電壓超過正電源軌大約2V。采cai用yong這zhe種zhong設she計ji隻zhi需xu要yao一yi個ge輸shu入ru級ji就jiu可ke以yi實shi現xian從cong低di於yu負fu電dian源yuan電dian壓ya到dao高gao於yu正zheng電dian源yuan電dian壓ya的de範fan圍wei內nei的de無wu縫feng輸shu入ru。因yin為wei隻zhi有you一yi個ge輸shu入ru級ji，所suo以yi不bu用yong擔dan心xin因yin為wei輸shu入ru級ji切qie換huan帶dai來lai的de問wen題ti。

關於運放的軌到軌輸入

電荷泵，也許一些設計者聽到這個詞就感到毛骨悚然。“產生噪聲的就是它，難道不是嗎？”。但(dan)是(shi)，目(mu)前(qian)它(ta)已(yi)經(jing)幹(gan)淨(jing)多(duo)了(le)，不(bu)再(zai)產(chan)生(sheng)那(na)麼(me)多(duo)噪(zao)聲(sheng)。由(you)於(yu)隻(zhi)需(xu)要(yao)對(dui)輸(shu)入(ru)級(ji)供(gong)電(dian)，供(gong)電(dian)電(dian)流(liu)也(ye)小(xiao)了(le)很(hen)多(duo)。外(wai)置(zhi)電(dian)容(rong)也(ye)不(bu)需(xu)要(yao)，現(xian)在(zai)都(dou)是(shi)內(nei)部(bu)集(ji)成(cheng)。電(dian)荷(he)泵(beng)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)低(di)於(yu)帶(dai)內(nei)噪(zao)聲(sheng)，以(yi)至(zhi)於(yu)在(zai)時(shi)域(yu)中(zhong)很(hen)難(nan)看(kan)見(jian)。然(ran)而(er)，那(na)些(xie)在(zai)帶(dai)內(nei)噪(zao)聲(sheng)級(ji)水(shui)平(ping)做(zuo)頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)，還(hai)是(shi)可(ke)以(yi)看(kan)見(jian)一(yi)些(xie)偽(wei)影(ying)。

不bu是shi所suo有you應ying用yong都dou需xu要yao軌gui到dao軌gui輸shu入ru。反fan向xiang放fang大da電dian路lu和he增zeng益yi大da於yu一yi倍bei的de電dian路lu通tong常chang就jiu不bu需xu要yao軌gui到dao軌gui輸shu入ru，但dan是shi卻que需xu要yao軌gui到dao軌gui輸shu出chu。你ni真zhen的de需xu要yao軌gui到dao軌gui輸shu入ru的de運yun放fang嗎ma？許xu多duo工gong程cheng師shi幹gan脆cui直zhi接jie使shi用yong軌gui到dao軌gui運yun放fang，這zhe樣yang不bu用yong擔dan心xin共gong模mo輸shu入ru的de範fan圍wei。這zhe些xie工gong程cheng師shi在zai需xu要yao和he不bu需xu要yao軌gui到dao軌gui的de場chang合he均jun使shi用yong相xiang同tong的de運yun放fang。然ran而er無wu論lun你ni如ru何he選xuan擇ze，了le解jie關guan於yu軌gui到dao軌gui輸shu入ru運yun放fang以yi及ji如ru何he權quan衡heng的de知zhi識shi，可ke以yi更geng明ming智zhi的de選xuan擇ze運yun放fang。

這裏有一些運放的例子：

OPA340 雙輸入級，校準輸入偏置，5.5MHz 軌到軌 CMOS

OPA343 雙輸入級，未校準輸入偏置，5.5MHz軌到軌CMOS

OPA320 輸入級電荷泵，校準輸入偏置，20MHz 軌到軌CMOS

OPA322 雙輸入級，未經過校準，20MHz 軌到軌CMOS

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