运算放大器需要考虑的电压范围

系统设计人员通常会遇到有关运算放大器电源输入和输出电压范围能力的问题，它可能让人感到疑惑，那么我在这里尝试解决这个问题。首先，常见运算放大器没有接地端子。标准运算放大器不“知道”接地的位置，因此它也就无从知道其工作电源是一个双电源 (±)还是一个单电源。只要电源输入和输出电压在其工作范围以内，就不会出问题。下面是需要考虑的关于电压范围的三个关键问题：

1.总电源电压范围。这是两个电源端子之间的总电压。例如，±15V 意味着总电压范围为 30V。再如，某个运算放大器的工作电压范围可能为 6V 到 36V。在低电压极端条件下，它可能为 ±3V 或者 +6V。在高压极端条件下，它可能为 ±18V或者 +36V，甚至是 -6V/+30V。

2.输入共模电压范围(C-M 范围)一般是相对于正负电源电压而言的，如图 1 中所示。使用类似于方程的方法表示时，假定的运算放大器的 C-M 范围可以描述为负轨以上 2V 到正轨以下 2.5V。可表示为：(V-)+2V 到 (V+)–2.5V。

3.同样，输出电压范围(或输出摆幅能力)也是相对于轨电压指定的。这时，它可以表示为 (V-)+1V 到 (V+)–1.5V。

图 1、2 和 3 显示了 G = 1 缓冲器配置。重点是：图 1 中示例的输出能力被限定为与负轨相差 2V、与正轨相差 2.5V，原因是输入 C-M 范围受限。可能需要以高增益来配置该运算放大器，以实现其最大的输出电压范围。图 1 中的示例对双电源上通常使用的运算放大器而言是很典型的。我们不把它称作“单电源”，但是它可以通过保持在这些范围之内作为单电源工作。轨至轨运算放大器非常具有吸引力，因为它们放宽了信号电压限制，但是，它们并非总是最佳选择。和我们生活中的其他选择一样，它与其他性能参数之间存在折中关系。