你是否超越了運放的輸入共模區間
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違反VICMR的例子
違反VICMR的情況一般出現在使用3.3V、5V或其它低電壓應用的單電源運放中。在這些應用中，輸入信號區間一般都是狹窄的，必須知道輸入信號和VICMR，才能確保運放的正常運行。一只違反了VICMR的運放可能出現未預料的輸出性能，如信號在低于預期電壓電平處削峰，輸出信號電壓漂移，相位反轉，或輸出過(guò)早地到達某個(gè)電源電壓軌。
為更好地理解違反VICMR的效果，下面給出一些實(shí)例。用兩只具有不同VICMR規格的運放可演示這些效果。這些器件都有軌至軌的輸出，排除了輸出級造成的限制。一個(gè)單電源的電壓跟隨器電路用于兩只器件的評估(圖3)。所有測試均在一個(gè)實(shí)驗臺上完成，室溫約為25°C。
第一個(gè)例子使用了一只VCC為10V的TLC2272運放。數據表顯示，它在25°C和5V電源電壓下的典型VICMR區間為-0.3V~+4.2V。注意輸入極限接近于正電源軌，比VCC低0.8V。得到的近VCC輸入極限大約為9.2V。
測試電路時(shí)，在其輸入端加一個(gè)直流偏移為VCC電壓一半(或5V)的300Hz正弦波。調 節交流幅度，直到看到VOUT有一個(gè)變化。當施加10V峰峰值輸入時(shí)，VOUT顯示一個(gè)接近正電源軌的削峰信號，而不是接近負電源軌。這個(gè)接近正電源軌的不良性能就是預計輸入超過(guò)9.2V時(shí)的結果。對于0~9.2V之間的VIN，VOUT顯示和預期一樣的正確波形(圖4)。
第二個(gè)例子使用一只TL971軌至軌輸出的電壓跟隨器電路，但結果卻不同。此時(shí)，運放采用一個(gè)單5V電源。從數據表規格可知，有保證的VICMR區間跨越了1.15V~ 3.85V范圍，或中心在VCC/2的大約2.7V峰峰值。輸入端加的是一個(gè)直流偏移為2.5V的1kHz正弦波。將VIN的幅度從200mV峰峰值調向更高電平，直到看到VOUT的變化。
VIN中心在2.5V時(shí)，VIN增加到2.7V峰峰值，VOUT都有預期的線(xiàn)性特性。當VIN增加到約3.5V峰峰值時(shí)，中心在2.5V，VOUT繼續跟隨VIN，表現出正確的運放特性。注意這個(gè)線(xiàn)性特性好于數據表對VICMR的限制，但仍然超出了保證的極限值。當VIN增加到略高于3.52V峰峰值時(shí)，VOUT開(kāi)始在接近正電源5V軌和負電源0V軌時(shí)表現出非線(xiàn)性特性(圖5)。VIN進(jìn)一步增加到4.2V峰峰值，明顯超出了VICMR。當輸入峰值超過(guò)了近正電源軌的極限時(shí)，VOUT的信號輸出超出電源軌，跳到正電源軌5V以上，并停留在這里，直到VIN回到可接受范圍內(圖6)。當輸入跌到接近負電源軌的極限以下時(shí)，VOUT的信號表現出一個(gè)相位反轉，跳至中軌2.5V，并以一個(gè)偏移跟隨VIN，直到VIN增加到VICMR內的一個(gè)可接受電壓值。
這些例子表明，不同的非線(xiàn)性特性可以源于不同類(lèi)型超出VICMR的運放。雖然第二種情況中產(chǎn)生了相位反轉，但注意這個(gè)相位反轉并不出現在所有違反VICMR的運放中，它與運放有關(guān)。
這些例子用一個(gè)交流信號，評估運放電路的VICMR。另一種有用的測試是給圖3中的電路輸入端加一個(gè)直流電壓源。當改變直流輸入時(shí)，輸出電平會(huì )以一種類(lèi)似的方式變化，而不是總在改變。根據電路的類(lèi)型，在運放的早期評估中，可以采用交流分析或直流分析，也可兩者兼用。
解決VICMR問(wèn)題
如果在設計過(guò)程的晚期才發(fā)現運放無(wú)法滿(mǎn)足VICMR要求，該怎么辦?也許該器件的其它參數非常適合于你的應用，難以改換器件。這時(shí)可能要考慮下列一個(gè)或多個(gè)選項。首先，如果輸入波幅過(guò)大，則要用一個(gè)電阻分壓器，將信號保持在正確的VICMR區間內。其次，如果輸入信號的偏移有問(wèn)題，則嘗試使用一個(gè)輸入偏置或直流偏移電路，使輸入信號置于運放VICMR區間規格內。第三，可以嘗試換用一種能滿(mǎn)足所有其它要求的軌至軌輸入運放。
在選擇一款運放時(shí)，記住輸入共模電壓區間是最需懂得的重要規格。如果器件的輸入無(wú)法接受輸入信號的電平或范圍，則輸出端就會(huì )遇到麻煩。先處理好這個(gè)重要細節，則以后當電路正確工作時(shí)，你就會(huì )贊賞自己的選擇。
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