運(yùn)放的輸入輸出限制-信號(hào)失真分析-KIA MOS管

運(yùn)放電路中，造成信號(hào)失真的因素有很多，運(yùn)放的輸入輸出限制就是其中之一，特別是非軌對(duì)軌（Rail to Rail）輸入輸出的運(yùn)放，尤其要注意信號(hào)的輸入輸出是否在其范圍之內(nèi)，以免造成信號(hào)失真。

運(yùn)放的輸入輸出限制，分開來講，分別對(duì)應(yīng)共模輸入電壓和輸出電壓擺幅。

共模輸入電壓

運(yùn)放共模輸入電壓定義了正常輸入時(shí)，所需的共模電壓范圍，共模輸入電壓通常與運(yùn)放的供電電源有關(guān)。如果超過這個(gè)范圍，輸出信號(hào)就會(huì)工作在非線性，引起失真。

如下圖所示，運(yùn)放的供電電源為±2.5V，其共模輸入電壓范圍為-2.6V < VIN < -1.0V，輸出電壓范圍為 -2.3V < VOUT < 2.3V。

運(yùn)放輸入輸出信號(hào)

可以分析，輸出電壓不在共模輸入電壓范圍內(nèi)，所以可能會(huì)導(dǎo)致輸出電壓不在 μV 級(jí)別，可能會(huì)到 mV 級(jí)別。

輸出電壓擺幅

運(yùn)放輸出電壓擺幅也與運(yùn)放供電電源有關(guān)。同樣，如果超過這個(gè)范圍，也會(huì)使得輸出信號(hào)產(chǎn)生失真。

如下圖所示，運(yùn)放的供電電源為 5V，其共模輸入電壓范圍為 -0.1V < VIN < 1.5V，輸出電壓范圍為 0.2V < VOUT < 4.8V。

運(yùn)放輸入輸出信號(hào)

上圖的共模輸入電壓為 0V，工作在共模輸入電壓范圍，理論輸出電壓應(yīng)該也是 0V，但是并不在輸出電壓擺幅范圍內(nèi)，所以輸出電壓可能達(dá)到 200mV，引起了較大誤差。

信號(hào)失真仿真示例

下面看一個(gè)仿真示例：輸入是±1.5V 的三角波，輸出出現(xiàn)削波現(xiàn)象，其原因在于輸入幅值不在共模輸入電壓范圍。當(dāng)三角波幅值達(dá)到 1.5V 時(shí)，已經(jīng)超過共模輸入電壓的最大值 1V，所以會(huì)產(chǎn)生削波現(xiàn)象。

運(yùn)放輸入輸出信號(hào)