運(yùn)放中“軌至軌”運(yùn)行真正含義是什么?
有關(guān)單電源運(yùn)放的一個(gè)熱門(mén)討論話(huà)題是:它們是否能夠做軌至軌的輸入或輸出運(yùn)行。單電源運(yùn)放的供應(yīng)商都聲稱(chēng)自己的放大器有軌至軌輸入能力,但芯片設(shè)計(jì)者必須做出某些折衷,才能實(shí)現(xiàn)這類(lèi)性能。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201710/367305.htm圖1 這個(gè)運(yùn)放的組合輸入級(jí)采用PMOS和NMOS差分對(duì),因此輸入電壓范圍可以從正電壓軌直到負(fù)電壓軌。
一款常見(jiàn)單電源放大器的輸入結(jié)構(gòu)是有并聯(lián)的PMOS和NMOS差分輸入級(jí),它結(jié)合了這些級(jí)的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了真正的軌至軌輸入運(yùn)行(圖1)。當(dāng)VIN+接近于負(fù)電壓軌時(shí),PMOS晶體管完全導(dǎo)通,而NMOS晶體管完全截止。當(dāng)輸入接近于正電壓軌時(shí),使用NMOS晶體管,而PMOS晶體管則截止。
雖然圖1中小功率精密運(yùn)放OPA344的輸入級(jí)可以軌至軌輸入工作,但電路設(shè)計(jì)者必須解決性能的折衷問(wèn)題。按圖1中的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),在放大器共模輸入?yún)^(qū)間內(nèi),偏移電壓會(huì)有很寬的變化范圍。在接近地的區(qū)域,輸入級(jí)PMOS偏移誤差成份占主要地位。在接近正電源軌的區(qū)域,則主要是NMOS偏移誤差。
圖2 由于放大器的共模電壓會(huì)從地改變到正電源,因此CMOS放大器的輸入級(jí)在低于3V正電源軌約2V時(shí),從其PMOS輸入對(duì)完全改變到其N(xiāo)MOS輸入對(duì)。
查看輸入級(jí)性能的最佳方式是看偏移電壓與共模輸入電壓之間的關(guān)系(圖2)。圖2中的4.6 MHz軌至軌輸入/輸出CMOS放大器LMP7701在大約1.4V時(shí)表現(xiàn)出了偏移電壓誤差的交叉特性。在較低的共模輸入電壓時(shí),PMOS晶體管運(yùn)行,而NMOS晶體管關(guān)斷。在大約1.1V時(shí),NMOS晶體管開(kāi)始導(dǎo)通。隨著共模輸入電壓的升高,電路的NMOS部分最終接手工作,而PMOS晶體管完全關(guān)斷。從1.1V至2V區(qū)間,PMOS和NMOS晶體管都在工作。
要盡量減少這種輸入級(jí)的交叉效應(yīng),有一些電路設(shè)計(jì)技巧;具體可見(jiàn)“軌至軌輸入放大器應(yīng)用解決方案”。
單電源放大器制造商還稱(chēng)自己擁有輸出端有軌至軌擺幅的器件。實(shí)際上對(duì)于這些類(lèi)型放大器,輸出端不可能完全擺到軌上,只是能夠接近而已。
評(píng)論