今天繼續給大家分享運放另一項指標——輸入輸出電壓范圍。

在分析理想運放時我們似乎很少關注運放輸入輸出的電壓范圍。早年的運放由于一些工藝技術問題無法突破，所以這些運放通常為±15V供電，此時對于大多數電路輸入輸出電壓范圍問題并不是很突出。但如今的運放多為±5V甚至±3.3V供電。此時我們需要考慮運放的輸入輸出電壓范圍以確保放大電路的正常運行。

圖1為運放輸入輸出電壓范圍示意圖。紅色為運放供電電壓±Vs。首先介紹一下輸出電壓范圍。所謂輸出電壓范圍是指運放輸出端電壓Vo能夠達到的最大值與最小值之間的范圍，如圖1紫色箭頭所覆蓋區域。若某款運放的Vo_upper和Vo_lower可以進入黃色區域內，即上下限非常接近±Vs，說明此款運放輸出級為“軌至軌“類型的運放，可以較普通運放輸出更寬的Vo。

圖1 OPA輸入輸出電壓范圍示意圖

運放輸出電壓范圍不僅受運放供電電壓的影響而且與運放的輸出級電路及運放負載電流大小有關。例如ADI的運放LT1358，其輸出電壓如下表1所示，可知其輸出電壓是無法達到運放供電電壓的，這就需要我們設計電路時需要考慮運放輸出電壓范圍是否能夠滿足要求，就如LT1358在±5V供電時Vo只能在±3V左右！

表1 LT1358 Vo電壓范圍

若需要運放輸出電壓盡可能接近供電電壓我們可以選擇運放輸出級為“軌至軌“類型的運放，如ADI的AD8691為輸出級“軌至軌“類型的運放，由表2可知該運放的輸出電壓范圍非常接近5V供電電壓。那為什么是非常接近5V而不是等于5V？原因在于輸出級為“軌至軌“類型的運放輸出級一般采用CMOS推挽電路，由于CMOS存在導通電阻Rdson，當CMOS導通時會損失一小部分電壓，且輸出電流越大Vo電壓范圍越小。

表2 AD8691 Vo電壓范圍

接下來介紹一下輸入共模電壓范圍。所謂輸入共模電壓范圍是指運放同向與反向輸入端電壓能夠達到的最大值與最小值之間的范圍，若某款運放的輸入端共模電壓的最大值與最小值可以進入圖2中粉色區域甚至超過±Vs，則說明此款運放支持輸入“軌至軌“的運放。

圖2 OPA輸入輸出電壓范圍示意圖

這個參數很容易被我們忽略，若選用的運放供電電壓較低時（±5V或±3.3V），設計電路時很容易使同向與反向輸入端電壓超過共模電壓范圍導致電路工作異常。同樣以ADI的運放LT1358為例其輸入共模電壓范圍如下表3所示，一方面輸入共模電壓范圍與運放供電電壓有關，另一方面若運放輸入級不是“軌至軌“類型的運放輸入共模電壓無法達到運放供電電壓，因此我們需要根據電路要求選擇合適的運放供電電壓以保證同向端與反向端電壓不超過共模電壓范圍。

表3 LT1358 Vin共模電壓范圍

若需要輸入共模電壓盡可能達到運放的供電電壓，我們可以選擇運放輸入級為“軌至軌“類型的運放。如TI的OPA392輸入級為“軌至軌“類型，其同向與反向輸入端電壓可以達到運放供電電壓，這就可以支持更寬范圍的輸入共模電壓，從而提升電路設計的靈活性。

表4 OPA392 Vin共模電壓范圍

OK，關于運放輸入輸出電壓范圍的幾點問題今天就和大家分享到這里，喜歡筆者的讀者請點擊下方公眾號名片關注筆者，您的關注與支持將轉換為筆者前進的動力，小生將在后續的推送中不斷送出更多優質內容，關注后還可加入技術交流群與各路大神共同探討進步。

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