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博文連載：看一個(gè)TI老工程師如何馴服精密放大器 軌至軌放大器可產(chǎn)生極為接近接地的輸出電壓……但到底接近到什么程度呢？我們談的是CMOS運算放大器。當你正努力最大化輸出電壓擺動(dòng)時(shí)，它常用于低壓設計。這些器件的規格通常如下： 這讓它看起來(lái)，輸出絕不會(huì )比15mV更接近接地，而最后一個(gè)15mV對于準確的零式測量至關(guān)重要。但請等一下……你的確需要仔細理解這種規格的所有狀態(tài)。假設負載在兩個(gè)電源端之間“半”連接。我們通�？稍谝幐癖淼捻敳靠吹竭@些狀態(tài)，你會(huì )看一條如下聲明……. RL 連接至 VS/2. 在這種規格狀態(tài)下，在輸出靠近接地時(shí)，放大器必須通過(guò)負載電阻器吸取電流。它反映了放大器測試的方法，其確保它能夠正確地輸出和吸取電流。這是測試和規定放大器的一種明智、保守的方法，但它卻不是連接你的負載的方法。假設你的負載如圖1所示連接接地。負載電阻器實(shí)際幫助下拉輸出至接地，而吸取電流也無(wú)需放大器。 
在這種狀態(tài)下，大多數CMOS運算放大器的擺動(dòng)均可非常接近接地—小于1到2毫伏。規格可能并沒(méi)有重點(diǎn)說(shuō)明這種能力，但其已顯示在圖中。圖2表明，輸出電壓擺動(dòng)與輸出電流相關(guān)。該圖可能受益于高精度，但你會(huì )看到在進(jìn)行這種測試時(shí)輸出電壓與具體的電壓軌相交，即±2.75V。單電源工作時(shí)，V-電源等于0V。
現在，我需要增加一些附加條件。注意，在圖3中，反饋網(wǎng)絡(luò )參考接地。你需要考慮放大器負載的所有源，不僅僅只是RL。在這種情況下，R1 + R2為同RL并聯(lián)的有效附加接地參考負載。但是，如果R1參考正電壓，則輸出接近0V時(shí)需要放大器來(lái)吸取來(lái)自反饋網(wǎng)絡(luò )的電流，并且輸出擺動(dòng)無(wú)法非常接近接地。
另一個(gè)附加條件。在同一塊電路中，如果增益增高，則輸入偏置電壓可能會(huì )使你的輸出擺動(dòng)變小。例如，G=20時(shí)，如果輸入為+1mV運算放大器的偏置電壓，零輸入將產(chǎn)生20mV輸出。這不是由于輸出擺動(dòng)限制，而是偏置電壓?jiǎn)?wèn)題。當然，小負輸入電壓可帶來(lái)極為接近0V的輸出，但你的電路絕不會(huì )有負輸入電壓。 再次—反應式負載AC信號或許是一個(gè)例外。負載電流和電壓與反應式負載不同相，因此輸出電壓接近接地時(shí)可能要求放大器來(lái)吸取電流。 最后—我們談的是CMOS運算放大器。雙極（BJT）運算放大器擺動(dòng)無(wú)法如此接近接地。 低壓、電池供電型電路具有挑戰性，因為我們好像始終都在努力最大化電壓擺動(dòng)。較好地理解運算放大器的性能以后，你才能擠出更多的輸出擺動(dòng)，以接近接地。 |
