你是否超越了運放的輸入共模區間

為自己的電路挑選運放要通過(guò)一個(gè)選擇過(guò)程，其中要考慮到最關(guān)鍵的應用參數。審查的參數可能包括：電源電壓、增益帶寬積、轉換速率，以及輸入噪聲電壓。另外還必須考慮輸入共模區間，這對所有運放電路都是一個(gè)關(guān)鍵參數。

　　終生與運放打交道的工程師們很可能都遇到過(guò)這類(lèi)情況，運放出現了未曾預料的性能。運放的好處是它們的輸出通常會(huì )說(shuō)明真相。很多情況下，如果有什么異常，都會(huì )明顯地體現在其輸出端。輸出級的極限可能造成不良的輸出波形。也許輸出端的過(guò)多電容會(huì )造成振蕩，或者輸出級的電壓擺幅小于電源電壓軌，因此在達到滿(mǎn)軌電壓以前就出現削峰。

　　運放的輸出端也會(huì )出現與輸出級毫無(wú)關(guān)系的奇怪現象。不良的輸出信號可能來(lái)自于器件輸入端的某些異常。運放最常見(jiàn)的問(wèn)題之一是超出了器件的輸入共模區間。不過(guò)，到底什么是輸入的共模區間，超出這一區間的影響是什么?

　　輸入共模電壓VICM是一位工程師在考慮運放輸入時(shí)的首要規格之一，但它可能帶來(lái)一些混淆。VICM描述了一個(gè)電壓電平，它是反相和非反相輸入端的平均電壓(圖1)。通常用下式表示：

　　認識VICM還有一種方式，即它是非反相和反相輸入端VIN+與VIN-的公共的電壓電平。在大多數應用中，VIN+非常接近于VIN-，因為閉環(huán)負反饋會(huì )使一個(gè)輸入端密切跟蹤另一個(gè)輸入端，使VIN+與VIN-之間的壓差接近于零。很多共模電路都是這種情況，包括電壓跟隨器，以及反相和非反相配置。這些情況下，通常會(huì )假設VIN+=VIN-=VICM，因為這些電壓幾乎是相同的。

　　描述運放輸入的另一個(gè)參數項是輸入共模區間VICMR，或更準確地說(shuō)，是輸入共模電壓區間。這個(gè)參數在數據表中很常見(jiàn)，它是電路設計者最應關(guān)注的參數。VICMR定義了運放能正常工作的一個(gè)共模輸入電壓區間，并描述了輸入電壓與兩個(gè)電壓軌靠近的程度。

　　對VICMR的另一種認識方式是，它描述了由最小值VICMR、VICMRMIN和最大值VICMR、VICMRMAX所確定的一個(gè)區間，如下式所示：

　　其中，VICMRMIN是相對VCC-電壓軌的極限值，VICMRMAX是相對于VCC+電壓軌的極限值(圖2)。

當運放超出VICMR時(shí)，器件就可能不能做正常的線(xiàn)性運行。因此，必須了解輸入信號的整個(gè)范圍區間，確保運放不超出VICMR。

　　另一個(gè)混淆點(diǎn)是：VICM與VICMR是非標準的縮寫(xiě)，各家IC供應商的數據表中經(jīng)常使用不同的術(shù)語(yǔ)，如VCM、VIC和VCMR。因此，必須清楚自己正在查看的規格，它不是一個(gè)特定的輸入電壓，而是一個(gè)輸入電壓的范圍。

　　不同運放的VICMR變化

　　運放的設計規格與所使用的工藝技術(shù)決定了器件的輸入級。例如，一只CMOS運放的輸入級不同于雙極運放的輸入級，也不同于JFET運放。了解這些運放間存在的差異非常重要。

　　表1是德州儀器公司幾款運放及其VICMR。最大電源區間欄中描述了雙電源和單電源的極限。表中可以明顯看到，不同運放的輸入區間VICMR各不相同。根據器件的類(lèi)型，VICMR可能進(jìn)入或超出電源軌。因此，永遠不能假定某個(gè)運放可以接受某個(gè)輸入信號區間，除非驗證了數據表中的規格。

　　有一個(gè)寬輸入范圍的特例值得一提，這就是軌至軌輸入運放。盡管這個(gè)名稱(chēng)暗示該運放的輸入可以跨越整個(gè)電源軌的區間，但并非像人們可能假設的那樣，所有軌至軌輸