運算放大器的輸出限制

前面的文章探討了運算放大器輸入共模電壓的限制，運算放大器的輸出也有限制，我們看一個簡單的設計。使用運算放大器OPA141設計跟隨電路，+5V供電，10K電阻R1為負載，同向輸入端接地，如下圖所示：

同相輸入端接地，我們當然認為，輸出值是運放的失調(diào)電壓，我們先看看OPA141的失調(diào)電壓是多少，如下圖所示,最大失調(diào)電壓為4.3mV。

于是我們可以大膽的預測上面的OPA141跟隨電路的輸出電壓應該是0-4.3mV之間（單電壓供電，輸出不可能為負數(shù)），但是實際情況是怎樣的呢？如下圖所示：

輸出是141.57mV,為什么差距這么大呢？這是由運放的輸出限制引起的，OPA141的輸出限制如圖所示：

根據(jù)這一參數(shù)，單電源+5V供電時，輸出Vout：0V+0.2Vto 5V-0.2V即0.2V to 4.8V,也就是說+5V供電時，輸出在0.2V至4.8V之間才是線性的，如果輸出不在這個范圍內(nèi)，輸出信號將會失真或者出現(xiàn)非線性。OPA141跟隨電路的輸入是0V，理論上運放的輸出也將跟隨到0V，但是這已經(jīng)低于了輸出電壓范圍的最小值了，輸出不再線性，即這里的141.57mV。

有人可能認為rail-to-rail的運放就可以滿足了吧，其實不然，rail-to-rail運放它的共模輸入電壓范圍可以超過電壓軌，但是輸出僅僅是接近電壓軌，無法超過電源軌。讀者可以查查相關datasheet，以做驗證。

為什么輸出會有限制呢，這涉及到運放內(nèi)部結構的相關知識，有興趣的讀者可以進一步深究，這里就不在探討了。