1 简介

运放电路的实际输出电压范围受电源电压、内部运放设计和电路配置的限制。输出范围始终小于电源电压范围。因此，对于 ±15V 电源，输出范围最多为 ±15V。从实际角度来看，一些放大器可以非常接近电源限值，但实际上没有放大器的输出摆幅完全等于电源电压。例如，CMOS 轨到轨放大器具有与电源轨相差几毫伏的输出摆幅。

输出电压范围由两个放大器规格决定：共模范围和相对于电源轨的输出摆幅。共模范围是放大器相对于输入共模信号的线性运行范围。输入共模信号定义为施加到运放输入端的平均电压。但是，由于运放的两个输入端虚短，因此两个输入端上的电压大致相同。因此，在正常线性运行条件下，在任一输入端测得的任何电压都是共模电压。共模范围提供了放大器输入级相对于电源的线性运行范围。输出摆幅范围是放大器输出级相对于电源电压和负载电流的线性运行范围。

表 1-1 中的共模和输出摆幅规格可用于确定放大器的输入和输出范围。可以使用规格表中的最小和最大限值以及电源电压来确定放大器的输入和输出范围。OPAx206 具有输入过压保护功能的 4μV、0.08μV/°C 低功耗超 β e-trim™ 运放 数据表提供了两个不同的规格表：一个为 ±5V，一个为 ±15V。由于实际电路在这些限值之间，因此选择了最坏的情况。图 1-1 提供的示例展示了如何将数据表规格应用于特定的电源配置，以确定输入和输出限制。在此示例中，最小共模限值可以通过使用负电源和规格表中的最小限值来确定（即，
(V–) + 1 = (–5 V) + 1 V = –4 V）。类似地，最大值可以使用 12V 电源和表格中的最大限值来确定（即， (V+) – 1.4V = 12V – 1.4V = 10.6V）。相同的方法可用来计算输出摆幅限制。但是，在这种情况下，必须考虑负载。在此示例中，负载为 10kΩ，因此输出摆幅限制为与任一电源轨相差 0.2V (–4.8V < V_OUT < 11.8V)。同样还要认识到，这个输出限制是放大器完全非线性且输出饱和的点。接近饱和限值时，放大器输出会失真。节 9 详细说明了放大器饱和与线性限制之间的差异。共模和输出摆幅示例使用 V_CC = +12V 和 V_EE = –5V 的不对称电源布置。在实际电路中，电源更多是平衡的，但也可能是不对称的，如示例所示。为了说明目的，该示例使用了不同的 V_CC 和 V_EE 值，以帮助识别和区分两个电源。

图 1-1 OPA206 共模和输出摆幅限制示例