軌到軌運(yùn)放十分流行,，特別是在那些低電壓供電的場(chǎng)合。因此,，你應(yīng)該了解軌到軌運(yùn)放的工作原理,，同時(shí)對(duì)采用軌到軌運(yùn)放的設(shè)計(jì)做一些權(quán)衡。
圖1所示是一個(gè)典型的軌到軌輸入級(jí),，包含N溝道和P溝道輸入對(duì)管,。其中，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管負(fù)責(zé)接近負(fù)電源軌部分輸入電壓的導(dǎo)通,，這個(gè)電壓可以稍微低于負(fù)電源軌（如果是單電源供電,，則可以稍微低于地電位）,。N溝道場(chǎng)效應(yīng)管負(fù)責(zé)接近正電源軌部分輸入電壓的導(dǎo)通,，這個(gè)電壓可以稍微高于正電源軌。圖中沒有畫出附加電路,，這些電路用來(lái)切換哪個(gè)輸入級(jí)連接到后級(jí),。在離正電源軌大約1.3V時(shí)，許多雙輸入級(jí)運(yùn)放會(huì)發(fā)生輸入級(jí)切換,。在這個(gè)電壓下發(fā)生切換的原因是,，超過這個(gè)電壓時(shí)，P溝道輸入級(jí)的門極驅(qū)動(dòng)電壓已經(jīng)很小,，不足以驅(qū)動(dòng)P溝道輸入對(duì)管,，因此輸入級(jí)被切換到N溝道輸入級(jí)。
P溝道輸入級(jí)和N溝道輸入級(jí)輸入失調(diào)電壓不同,。如果共模輸入電壓范圍包含了輸入級(jí)電壓切換點(diǎn)的話,，比如在增益為1的情況下，將產(chǎn)生輸入失調(diào)電壓的改變,。一些運(yùn)放在出廠時(shí)經(jīng)過激光或電子校準(zhǔn)以減少其輸入級(jí)的失調(diào)電壓,。這也減少了在切換輸入級(jí)時(shí)失調(diào)電壓的改變量，但改變還是會(huì)存在,?？刂魄袚Q輸入級(jí)的電路是根據(jù)輸入電壓和正電源軌的相對(duì)電壓來(lái)決定何時(shí)切換的，而不是根據(jù)輸入電壓和地的相對(duì)電壓來(lái)決定何時(shí)切換,。這樣,，對(duì)于一個(gè)3.3V供電的運(yùn)放,，輸入級(jí)切換點(diǎn)就落在了一個(gè)尷尬的地方-電源中點(diǎn)。
雖然大多數(shù)應(yīng)用都忽略這點(diǎn),，但是這種輸入失調(diào)電壓的改變?cè)谛枰呔鹊膱?chǎng)合下會(huì)成為一個(gè)問題,。在交流運(yùn)用中，它還會(huì)帶來(lái)失真,。但這里要強(qiáng)調(diào)的是,，這種情況只會(huì)在輸入電壓范圍包含了輸入級(jí)電壓切換點(diǎn)的情況下才會(huì)發(fā)生。
圖2所示為另一種類型的軌到軌輸入級(jí),。內(nèi)部電荷泵將電壓提升,，使得P溝道輸入級(jí)供電電壓超過正電源軌大約2V。采用這種設(shè)計(jì)只需要一個(gè)輸入級(jí)就可以實(shí)現(xiàn)從低于負(fù)電源電壓到高于正電源電壓的范圍內(nèi)的無(wú)縫輸入,。因?yàn)橹挥幸粋€(gè)輸入級(jí),，所以不用擔(dān)心因?yàn)檩斎爰?jí)切換帶來(lái)的問題。
電荷泵,，也許一些設(shè)計(jì)者聽到這個(gè)詞就感到毛骨悚然,。“產(chǎn)生噪聲的就是它，難道不是嗎,？”,。但是，目前它已經(jīng)干凈多了,，不再產(chǎn)生那么多噪聲,。由于只需要對(duì)輸入級(jí)供電，供電電流也小了很多,。外置電容也不需要,，現(xiàn)在都是內(nèi)部集成。電荷泵產(chǎn)生的噪聲低于帶內(nèi)噪聲,，以至于在時(shí)域中很難看見,。然而，那些在帶內(nèi)噪聲級(jí)水平做頻譜分析的應(yīng)用中,，還是可以看見一些偽影,。
不是所有應(yīng)用都需要軌到軌輸入。反向放大電路和增益大于一倍的電路通常就不需要軌到軌輸入,，但是卻需要軌到軌輸出,。你真的需要軌到軌輸入的運(yùn)放嗎？許多工程師干脆直接使用軌到軌運(yùn)放,，這樣不用擔(dān)心共模輸入的范圍,。這些工程師在需要和不需要軌到軌的場(chǎng)合均使用相同的運(yùn)放。然而無(wú)論你如何選擇,，了解關(guān)于軌到軌輸入運(yùn)放以及如何權(quán)衡的知識(shí),，可以更明智的選擇運(yùn)放,。如果有疑問，歡迎光臨我們的論壇,。
這里有一些運(yùn)放的例子：
•OPA340 雙輸入級(jí),，校準(zhǔn)輸入偏置，5.5MHz 軌到軌 CMOS
•OPA343 雙輸入級(jí),，未校準(zhǔn)輸入偏置,，5.5MHz軌到軌CMOS
•OPA320 輸入級(jí)電荷泵，校準(zhǔn)輸入偏置,，20MHz 軌到軌CMOS
•OPA322 雙輸入級(jí),，未經(jīng)過校準(zhǔn)，20MHz 軌到軌CMOS
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