你是否超越了運(yùn)放的輸入共模區(qū)間

為自己的電路挑選運(yùn)放要通過(guò)一個(gè)選擇過(guò)程，其中要考慮到最關(guān)鍵的應(yīng)用參數(shù)。審查的參數(shù)可能包括：電源電壓、增益帶寬積、轉(zhuǎn)換速率，以及輸入噪聲電壓。另外還必須考慮輸入共模區(qū)間，這對(duì)所有運(yùn)放電路都是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。

　　終生與運(yùn)放打交道的工程師們很可能都遇到過(guò)這類(lèi)情況，運(yùn)放出現(xiàn)了未曾預(yù)料的性能。運(yùn)放的好處是它們的輸出通常會(huì)說(shuō)明真相。很多情況下，如果有什么異常，都會(huì)明顯地體現(xiàn)在其輸出端。輸出級(jí)的極限可能造成不良的輸出波形。也許輸出端的過(guò)多電容會(huì)造成振蕩，或者輸出級(jí)的電壓擺幅小于電源電壓軌，因此在達(dá)到滿軌電壓以前就出現(xiàn)削峰。

　　運(yùn)放的輸出端也會(huì)出現(xiàn)與輸出級(jí)毫無(wú)關(guān)系的奇怪現(xiàn)象。不良的輸出信號(hào)可能來(lái)自于器件輸入端的某些異常。運(yùn)放最常見(jiàn)的問(wèn)題之一是超出了器件的輸入共模區(qū)間。不過(guò)，到底什么是輸入的共模區(qū)間，超出這一區(qū)間的影響是什么?

　　輸入共模電壓VICM是一位工程師在考慮運(yùn)放輸入時(shí)的首要規(guī)格之一，但它可能帶來(lái)一些混淆。VICM描述了一個(gè)電壓電平，它是反相和非反相輸入端的平均電壓(圖1)。通常用下式表示：

　　認(rèn)識(shí)VICM還有一種方式，即它是非反相和反相輸入端VIN+與VIN-的公共的電壓電平。在大多數(shù)應(yīng)用中，VIN+非常接近于VIN-，因?yàn)殚]環(huán)負(fù)反饋會(huì)使一個(gè)輸入端密切跟蹤另一個(gè)輸入端，使VIN+與VIN-之間的壓差接近于零。很多共模電路都是這種情況，包括電壓跟隨器，以及反相和非反相配置。這些情況下，通常會(huì)假設(shè)VIN+=VIN-=VICM，因?yàn)檫@些電壓幾乎是相同的。

　　描述運(yùn)放輸入的另一個(gè)參數(shù)項(xiàng)是輸入共模區(qū)間VICMR，或更準(zhǔn)確地說(shuō)，是輸入共模電壓區(qū)間。這個(gè)參數(shù)在數(shù)據(jù)表中很常見(jiàn)，它是電路設(shè)計(jì)者最應(yīng)關(guān)注的參數(shù)。VICMR定義了運(yùn)放能正常工作的一個(gè)共模輸入電壓區(qū)間，并描述了輸入電壓與兩個(gè)電壓軌靠近的程度。

　　對(duì)VICMR的另一種認(rèn)識(shí)方式是，它描述了由最小值VICMR、VICMRMIN和最大值VICMR、VICMRMAX所確定的一個(gè)區(qū)間，如下式所示：

　　其中，VICMRMIN是相對(duì)VCC-電壓軌的極限值，VICMRMAX是相對(duì)于VCC+電壓軌的極限值(圖2)。

當(dāng)運(yùn)放超出VICMR時(shí)，器件就可能不能做正常的線性運(yùn)行。因此，必須了解輸入信號(hào)的整個(gè)范圍區(qū)間，確保運(yùn)放不超出VICMR。

　　另一個(gè)混淆點(diǎn)是：VICM與VICMR是非標(biāo)準(zhǔn)的縮寫(xiě)，各家IC供應(yīng)商的數(shù)據(jù)表中經(jīng)常使用不同的術(shù)語(yǔ)，如VCM、VIC和VCMR。因此，必須清楚自己正在查看的規(guī)格，它不是一個(gè)特定的輸入電壓，而是一個(gè)輸入電壓的范圍。

　　不同運(yùn)放的VICMR變化

　　運(yùn)放的設(shè)計(jì)規(guī)格與所使用的工藝技術(shù)決定了器件的輸入級(jí)。例如，一只CMOS運(yùn)放的輸入級(jí)不同于雙極運(yùn)放的輸入級(jí)，也不同于JFET運(yùn)放。了解這些運(yùn)放間存在的差異非常重要。

　　表1是德州儀器公司幾款運(yùn)放及其VICMR。最大電源區(qū)間欄中描述了雙電源和單電源的極限。表中可以明顯看到，不同運(yùn)放的輸入?yún)^(qū)間VICMR各不相同。根據(jù)器件的類(lèi)型，VICMR可能進(jìn)入或超出電源軌。因此，永遠(yuǎn)不能假定某個(gè)運(yùn)放可以接受某個(gè)輸入信號(hào)區(qū)間，除非驗(yàn)證了數(shù)據(jù)表中的規(guī)格。

　　有一個(gè)寬輸入范圍的特例值得一提，這就是軌至軌輸入運(yùn)放。盡管這個(gè)名稱暗示該運(yùn)放的輸入可以跨越整個(gè)電源軌的區(qū)間，但并非像人們可能假設(shè)的那樣，所有軌至軌輸