運放的共模輸入輸出電壓設(shè)置

運放的共模輸入/輸出電壓設(shè)置=1運放是電工經(jīng)常用到的元器件，在選擇一個運放的時候，就要關(guān)注電壓參數(shù)。從運放的datasheet中首先看到的就是輸入電壓范圍，這個很好理解，就是運放電源電壓的使用條件。LM124-Ni'LM找45兒州莢*NL曜沖4MIMMAXMINMMUNIT&jppr^vcitag?,322&V咱1Inp&rtV口怙**VInpMl心加時x3 3SV但是僅僅理解這個電壓，就能正確使用運放嗎？顯然不是的，還需要關(guān)注運放的共模輸入電壓范圍：InpdlCaflimEH-rAodEValiagE：Rm"'W二30"心0部,w二貿(mào)叫九二aspo r-ij&d v*-i.50 n血最近看到論壇有聊到運放共模輸入電壓，也聊聊我的一些認(rèn)識。這個共模輸入電壓沒有選擇好，輸出就達(dá)不到理想的設(shè)計輸出效果。運放輸入共模電壓的限制主要是運放內(nèi)部第一級的差分輸入級晶體管要工作的飽和區(qū)的限制。運放是同相輸入還是反相輸入的接入，都會導(dǎo)致運放的共模電壓的不同。一般對運放共模輸入電壓有如下定義：10V10VVos=3O|1VOPA140下面兩個示意圖反應(yīng)了共模輸入電壓在不同電路是不同的，對于反相輸入的運放電路，共模輸入電壓是定值，基本就是GND電壓，為0.對于同相輸入運放電路，共模輸入電壓隨輸入電壓變化而變化的。

如果電路的共模電壓超過了datasheet中規(guī)定的限值，輸出會是什么樣子了。下面通過仿真電路來看下，當(dāng)共模輸入電壓不滿足要求，輸出是什么樣的。7E5V首先以O(shè)PA140為例，當(dāng)輸入電源電壓是5V的時候，根據(jù)datasheet得到其輸入共模電壓范圍在0.2V到4.8V之間，并不是一個軌對軌的運放。7E5V-MWvDUvDU-]<4.avV-4.1V?Vn?1JV+使用OPA140搭建一個跟隨器，雙電源供電。當(dāng)輸入信號是一個±5V的信號，按照理想運放分析的話。輸出信號應(yīng)該±5V的信號。但是公國TINA進(jìn)行仿真分析，發(fā)現(xiàn)輸出信號在2.3V被cliping。這是沒有完全跟隨理想運放的特性，就是受到輸入共模電壓的限制。所以在設(shè)計運放的時候要重點關(guān)注選擇的運放輸入共模電壓是不是合理，由于共模輸入電壓是和電源電壓有關(guān)系，所以在選擇了電源電壓的時候，共模輸入電壓的范圍也大致確定了，但是仿真數(shù)據(jù)是做一個參考，實際輸出電壓范圍還是要以實際電路測試中的結(jié)果為準(zhǔn)，就是為了避免輸出電壓在閾值范圍附近，仿真模型不能完全反應(yīng)出實際電路的特性，畢竟實際電路高低溫，高濕環(huán)境下造成運放參數(shù)偏移，這些通過仿真模型是得不到的。

■日口爽1穴■日口爽1穴-rUFsin -axRIsFa*PHe^>隨后給一個改變電源電壓的仿真例子，仿真結(jié)果顯而易見，電源電壓修改為±10V,共模輸入電壓范圍就是-0.1V到8.5V。所以運放輸入電壓范圍是±5V，輸出就能滿足跟隨器的特性，完全跟隨輸入的信號?！鯢UKm?-DX曰wllasJIT乓也 主ChQM Wg Eg QM Wg Eg 踴Mk 舶姬■irw(>)由于輸出特性是和輸入特性強(qiáng)相關(guān)，那么輸入信號滿足輸入共模電壓范圍，那么是不是輸出信號就能完全符合電路特性呢？顯然這個也是不對的，是因為輸出電壓也是有范圍的，輸出電壓也不是能完全達(dá)到電源電壓的范圍，從OPA140得知，輸出電壓也是受電源電壓影響，當(dāng)輸入電壓是-1.5VVVinV1.5V，電源電壓Vcc=±2.5V，那么輸入共模電壓范圍就是-2.6VVVinV-1V，輸出電壓范圍-2.7VVVoutV2.3V，所以當(dāng)輸入電壓在-1VVVinV1.5V，輸出是沒有信號的，這個仿真的例子說明運放的輸出是非線性的行為，沒有滿足跟隨器的特性。盡管此時輸出電壓是0V，但是輸出信號有可能是隨機(jī)的，此時運放已經(jīng)工作不正常，在實際電路中出現(xiàn)什么情形都是有可能的。所以，此時仿真的數(shù)據(jù)僅僅做參考。此時要做的工作就是選擇一個滿足要求的運放，或者修改輸入共模電壓的范圍，使電路滿足要求。

■Nawnp-TRhKUII? -OX土Edi單f■Nawnp-TRhKUII? -OX土Edi單fPeebWpbu]ia田it理墾UlQM-14Mdflu4fl(Wtf(?me?y?o<?uTme睇PCMH點||此\陌2I『日Eu/I|如〃|_繼2值醇通過以上幾個仿真例子，應(yīng)該很清楚的明白了運算放大器共模輸入電壓對電路的影響。所以在實際產(chǎn)品的設(shè)計過程中，通過仿真或者M(jìn)ath分析計算發(fā)現(xiàn)，運放的VICMR不能滿足要求的時候，但是此時電路設(shè)計已經(jīng)基本定型，layout的修改也比較麻煩，此時需要有一些備選方案做改進(jìn)：要是僅僅發(fā)現(xiàn)是輸入信號的幅值太高，可以使用電阻分壓器，修改VICMR的范圍，使其滿足VICMR的范圍；向供應(yīng)商咨詢，能否選用pin-to-pin的運放，將運放修改為軌對軌的輸入運放；要是僅僅是輸入信號偏移存在問題，可以使用一個輸入偏置或者DC偏移點哪里，從而讓輸入信號可以保持在規(guī)定的運算放大器VICMR范圍里面；以上的幾個建議僅僅是作為參考，最后的方法是方案設(shè)計期間，就詳細(xì)計算VICMR，下面是以O(shè)PA140運放搭建一個跟隨器電路。同樣的電路，當(dāng)輸入電壓和電源電壓發(fā)生變化的時候，輸出會得到不同的電壓。根據(jù)仿真數(shù)據(jù)，做了一個簡單的小結(jié)：疝VDu1]山ill心rKMvovurmWMTIffiw訴由c杭nwri*,史ME,岫1伸eVM.HWii響5IU-ILHMA13QQ■a.i0.2tt1f=AJJ5E1a■1-24心11I?血S-5■G-GIS4.H<9t1匚皿心1S-56k.5-s.aFUSEtFSL5E]在仿真1中就是，輸出電壓超過了datasheet的范圍；在仿真2中就是，輸入共模電壓超過了datasheet的范圍；在仿真3中就是，輸出電壓超過了dat