上述兩種情況是由於放大器的輸入範圍與輸出範圍這兩個參數影響了放大電路。

 

輸入電壓範圍（Input VoltageRange）

 

使得放大器能夠正常工作的最大的輸入電壓範圍。通常我們也將其稱為放大器的輸入軌。

 

圖2 ADA4004數據手冊

 

圖 2所示為ADA4004在正負5V供電的情況下
，其輸入的電壓軌為-3.5V到+3.5V。那麼在這種供電情況下，輸入電壓超過這個範圍輸出信號將出現失真。

 

輸出電壓範圍（Output VoltageRange）

 

在給定供電電壓與特定負載的情況下
，輸出電壓的最大範圍。

 

圖3 LTC2063 輸出電壓範圍

 

在芯片的datasheet中描述輸出電壓範圍的參數通常會使用VOL來表示接近負電源軌的電壓差，使用VOH來表示接近正電源軌的電壓差。圖3描述的是LTC2063在供電電壓為5V時當負載為499K時，典型的VOL為0.1V

，VOH為0.15V。那麼也就是這種情況下輸出的電壓範圍的典型值為0.1V-4.85V。

 

充分利用電源軌

 

在一些特殊的場合，如穿戴設備，由於采用鋰電池供電，並且需要考慮到尺寸等問題，因此通常其供電電壓並不高。如采用鋰電池3.7V供電，在這種情況下，為了盡可能的使信號的幅度大就需要充分利用係統所提供的電源軌。

 

在這種低壓單電源供電的情況下，希望放大器能夠正常處理接近電源軌的輸入信號，因此就需要輸入軌到軌（Rail to RailInput）放(fang)大(da)器(qi)。這(zhe)種(zhong)放(fang)大(da)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)範(fan)圍(wei)允(yun)許(xu)接(jie)近(jin)電(dian)源(yuan)軌(gui)，當(dang)然(ran)通(tong)常(chang)隻(zhi)能(neng)是(shi)接(jie)近(jin)並(bing)不(bu)能(neng)達(da)到(dao)電(dian)源(yuan)軌(gui)。也(ye)存(cun)在(zai)一(yi)些(xie)特(te)例(li)，有(you)的(de)放(fang)大(da)器(qi)允(yun)許(xu)輸(shu)入(ru)的(de)電(dian)壓(ya)的(de)範(fan)圍(wei)超(chao)過(guo)電(dian)源(yuan)軌(gui)，這(zhe)類(lei)放(fang)大(da)器(qi)通(tong)常(chang)是(shi)由(you)於(yu)內(nei)部(bu)做(zuo)了(le)電(dian)荷(he)泵(beng)升(sheng)壓(ya)。我(wo)們(men)暫(zan)不(bu)討(tao)論(lun)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)。

 

軌到軌輸入放大器的輸入特性

 

由於在放大器的輸入級設計了互補差分輸入拓撲

，圖 4是ADI的LTC6261放大器的簡圖，其中Q1~Q4構成了互補差分輸入對管。在其輸入級存在兩對差分對，當放大器的輸入信號接近負的電源時，輸入的P管（Q1 & Q2）導通同時N管（Q3 & Q4）關閉，此時是由P差分對來提供差分信號給放大器內部的中間級。當輸入信號接近正電壓軌時，輸入差分對中的N管導通而P管關閉
，此時是由N差分對來提供差分信號給放大器內部的中間級。

 

圖4 LTC6261內部簡圖

 

軌到軌輸入放大器使用注意事項

 

看起來
，軌到軌輸入是一個很好的解決放大器輸入級信號範圍的方法，但是在使用這種放大器的時候需要注意到，由於輸入差分對中的P管與N管的失調電壓不同，因而會導致放大器的輸入失調電壓（Input OffsetVoltage）會在切換點發生變化。

 

圖5 LTC2063共模輸入電壓與輸入失調電壓的關係

 

圖5是ADI的LTC2063在不同供電電壓的情況下共模輸入電壓與輸入失調電壓的關係
，從圖中可以看出來：在5V供電的情況下
，輸入信號為4.2V左右時發生切換
，此時失調電壓發生變化。在1.8V供電的情況下
，輸入信號為1V左(zuo)右(you)時(shi)發(fa)生(sheng)切(qie)換(huan)，輸(shu)入(ru)失(shi)調(tiao)電(dian)壓(ya)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)。因(yin)此(ci)在(zai)設(she)計(ji)精(jing)密(mi)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)時(shi)需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)
，當(dang)輸(shu)入(ru)的(de)信(xin)號(hao)包(bao)含(han)了(le)切(qie)換(huan)點(dian)的(de)電(dian)壓(ya)時(shi)，那(na)麼(me)放(fang)大(da)器(qi)的(de)失(shi)調(tiao)電(dian)壓(ya)會(hui)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)判(pan)斷(duan)這(zhe)個(ge)失(shi)調(tiao)電(dian)壓(ya)是(shi)否(fou)足(zu)以(yi)影(ying)響(xiang)到(dao)我(wo)們(men)關(guan)心(xin)的(de)信(xin)號(hao)精(jing)度(du)。

 

這些情況不用軌到軌輸入放大器

 

在設計電路的時候
，仔細的考慮是否真的需要使用輸入軌到軌的放大器。

 

1）當設計時候如果增益不為單位增益
，那麼通常就不需要輸入軌到軌
，因為輸出信號是不會大於電源軌的
，因此當放大電路存在大於1的增益時，其輸入信號必定小於電源軌。

 

2）tongchangduiyufanxiangfangdadianluyeshibuxuyaoshuruguidaoguifangdaqide，yinweiduiyufanxiangfangdadianlueryan，qigongmoshurudianyashiyigedingzhi
，bingqiezhegedianyazhidengyufangdaqidetongxiangduandedianya。

 

3）在(zai)單(dan)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)中(zhong)我(wo)們(men)通(tong)常(chang)會(hui)通(tong)過(guo)放(fang)大(da)器(qi)的(de)同(tong)相(xiang)端(duan)配(pei)置(zhi)一(yi)個(ge)偏(pian)置(zhi)電(dian)壓(ya)
，並(bing)且(qie)使(shi)得(de)這(zhe)個(ge)偏(pian)置(zhi)電(dian)壓(ya)符(fu)合(he)放(fang)大(da)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)共(gong)模(mo)範(fan)圍(wei)
，因(yin)此(ci)不(bu)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)輸(shu)入(ru)軌(gui)到(dao)軌(gui)放(fang)大(da)器(qi)。