運(yùn)算放大器的共模電壓

在上一篇文章，使用運(yùn)算放大器OPA735設(shè)計(jì)了一個(gè)跟隨電路，但是這個(gè)跟隨電路，輸入在3.5V及3.5V以上時(shí)，卻不能實(shí)現(xiàn)跟隨功能。這個(gè)問(wèn)題是由運(yùn)放的輸入共模電壓限制引起的。

為了說(shuō)清楚這個(gè)問(wèn)題，我們首先來(lái)了解一個(gè)概念，運(yùn)算放大器的共模電壓。運(yùn)算放大器的共模電壓是指兩個(gè)輸入端的平均電壓，如下圖所示：

共模電壓：

對(duì)于同相放大電路，Vin+ = Vin-= VS1，故：VCM= VS1

對(duì)于反向放大電路，Vin+ = Vin-= 0V，故：VCM= 0

運(yùn)算放大器有一個(gè)輸入參數(shù)，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(guò)這個(gè)共模輸入范圍，輸出信號(hào)將變成非線性。下面我們來(lái)看看OPA735的共模輸入電壓范圍，如下圖所示：

根據(jù)表格中的參數(shù)，當(dāng)正負(fù)5V供電時(shí)，共模輸入電壓范圍是:（-5V-0.1V,+5V-1.5V）即（-5.1V,+3.5V）。

當(dāng)使用OPA735設(shè)計(jì)的跟隨電路，輸入電壓超過(guò)3.5V時(shí)，也就超過(guò)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(shí)現(xiàn)跟隨呢？我想3.5V太極限了，我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候，不可能去取一些極限的參數(shù)，所以沒(méi)有必要去深究。

是什么因素導(dǎo)致了運(yùn)算放大器輸入的限制呢？筆者查閱了一些資料，解釋見(jiàn)下面的圖片：

通過(guò)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(hào)是否超出了輸入共模電壓范圍了。