在上一篇文章,使用運算放大器OPA735設計了一個跟隨電路,但是這個跟隨電路,輸入在3.5V及3.5V以上時,卻不能實現跟隨功能。這個問題是由運放的輸入共模電壓限制引起的。
為了說清楚這個問題,我們首先來了解一個概念,運算放大器的共模電壓。運算放大器的共模電壓是指兩個輸入端的平均電壓,如下圖所示:
共模電壓:
對于同相放大電路,Vin+ = Vin-= VS1,故:VCM= VS1
對于反向放大電路,Vin+ = Vin-= 0V,故:VCM= 0
運算放大器有一個輸入參數,共模輸入電壓范圍,它定義了放大器正常線性工作所需的輸入共模電壓范圍,如果超過這個共模輸入范圍,輸出信號將變成非線性。下面我們來看看OPA735的共模輸入電壓范圍,如下圖所示:
根據表格中的參數,當正負5V供電時,共模輸入電壓范圍是:(-5V-0.1V,+5V-1.5V)即(-5.1V,+3.5V)。
當使用OPA735設計的跟隨電路,輸入電壓超過3.5V時,也就超過了OPA735的輸入共模電壓范圍,輸出不再線性。但是為什么是剛好在3.5V也不能實現跟隨呢?我想3.5V太極限了,我們在設計的時候,不可能去取一些極限的參數,所以沒有必要去深究。
是什么因素導致了運算放大器輸入的限制呢?筆者查閱了一些資料,解釋見下面的圖片:
通過上面的分析,我們也明白了,反相放大電路的共模電壓是0V,所以不受輸入共模電壓范圍的影響,同相放大電路(包括跟隨電路)則必須考慮輸入信號是否超出了輸入共模電壓范圍了。
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