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如何理解运算放大器的共模输入和输出摆幅限制

时间:2019-02-11 19:07 来源:澳门永利娱乐

运算放大器即运放,其共模输入电压也就是同时加在运放同相输入端与地和反相输入端与地之间的电压,如下图所示。
如何理解运算放大器的共模输入和输出摆幅限制
运放的共模输入电压。
上图是一个±15V电源供电的反相比例放大器。运放的反相输入端与地之间的电压Va及同相输入端与地之间的电压Vb即为共模输入电压。实际中,像温度变化及各种干扰都相当于共模信号,同时加在运放的两个输入端,这会对运放的运算精度带来一定的影响,故我们希望运放输入端的共模输入电压越小越好。运放对共模信号抑制能力的强弱通常用共模抑制比CMRR来表示,该参数越大越好,现在高精度运放的CMRR可达130dB。
对于反相比例放大器来说,其反相输入端为虚地,故运放接成反相比例放大器时,不需要考虑运放的共模输入电压范围及共模抑制比CMRR这两个参数。若运放接成同相放大器使用,加在其输入端的共模电压约等于输入信号电压,故此时希望运放的CMRR越大越好。
如何理解运算放大器的共模输入和输出摆幅限制
双极型运放的内部输出级电路。
像μA741、LM358这类双极型运放,其内部输出级皆为互补输出级结构(见上图),这种输出级导致运放的输出幅度比其正负供电电压各低2~3V。假设图1电路中的运放型号为LM747,则在±15V电源下,其输出的正负电压最大约为±13V,故这类运放不适合在很低的电源电压下工作,否则其输出幅度很小。
如何理解运算放大器的共模输入和输出摆幅限制
轨至轨运放LMV358。
为了能在低压下获得较大的输出幅度,可以选用轨至轨运放,这种运放又称满幅运放,可以在很低的电源电压下工作,由于其输出级结构与上述的双极型运放不一样,故输出幅度非常接近电源电压(空载时,输出幅度只比电源电压低十几mV左右)。
上图为常用的一款低压轨至轨运放LMV358(注意:这个与LM358参数不一样),其可以在单电源2.7~5.5V范围内工作。

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