你是否超越了運放的輸入共模區(qū)間

為自己的電路挑選運放要通過一個選擇過程，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，這對所有運放電路都是一個關(guān)鍵參數(shù)。

　　終生與運放打交道的工程師們很可能都遇到過這類情況，運放出現(xiàn)了未曾預(yù)料的性能。運放的好處是它們的輸出通常會說明真相。很多情況下，如果有什么異常，都會明顯地體現(xiàn)在其輸出端。輸出級的極限可能造成不良的輸出波形。也許輸出端的過多電容會造成振蕩，或者輸出級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。

　　運放的輸出端也會出現(xiàn)與輸出級毫無關(guān)系的奇怪現(xiàn)象。不良的輸出信號可能來自于器件輸入端的某些異常。運放最常見的問題之一是超出了器件的輸入共模區(qū)間。不過，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放輸入時的首要規(guī)格之一，但它可能帶來一些混淆。VICM描述了一個電壓電平，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-，因為閉環(huán)負(fù)反饋會使一個輸入端密切跟蹤另一個輸入端，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，通常會假設(shè)VIN+=VIN-=VICM，因為這些電壓幾乎是相同的。

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

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

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

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

　　另一個混淆點是：VICM與VICMR是非標(biāo)準(zhǔn)的縮寫，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，如VCM、VIC和VCMR。因此，必須清楚自己正在查看的規(guī)格，它不是一個特定的輸入電壓，而是一個輸入電壓的范圍。

　　不同運放的VICMR變化

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

　　表1是德州儀器公司幾款運放及其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，不同運放的輸入?yún)^(qū)間VICMR各不相同。根據(jù)器件的類型，VICMR可能進(jìn)入或超出電源軌。因此，永遠(yuǎn)不能假定某個運放可以接受某個輸入信號區(qū)間，除非驗證了數(shù)據(jù)表中的規(guī)格。

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