关于单电源使用运方--兼说一下共模输入电压

只看该作者 · 2007-10-29 16:11

  看到很多问题都关于单电源下使用运方出现各种的问题，其实这都是关于运方共模输入电压范围造成的。

要说共模电压范围，先看一下运放的输入结构

  上图左面是一般运放NPN输入差分，
可以知道：
1.如果输入端接近Vcc这个电压，受电压放大级影响，差分管集电极为Vcc－0.7V，此时查分管的Vb>Vc,be结正偏了，没办法工作了。
2.如果差分输入端接到—Vee这个电压，差分管下面的恒流源也没办法工作了
  那么这种运方输入电压范围就是：正的范围：Vcc-0.7V，负的范围：-|Vee|+3V左右，其实这个输入电压范围就是运方的共模输入电压范围Vicom，并且会有正负两个值。

   如果单电源下工作，那么Vee就是地了，此时上面的输入结构就不能处理3V以下的电压了。就是说不能处理接近地电平的直流信号。
  那么单电源运放是怎样的呢？可以看看LM324的输入结构，就是上图右面PNP大林顿差分输入结构的结构。这种结构的输入端电压可以工作到—Vee电位，此时大林顿第一、二只管的BC结是0偏置，但他们仍然是正常工作的，也能给后面的电压放大级be结提供正偏置，因此LM324／358就能单电源工作。
  还有一种结构是CA3140的P－MOS差分输入，PMOS管其漏极电压高于栅极电压仍能正常工作，因此他的共模输入电压更利害，可以比-Vee更低，但由于衬底寄生二极管影响，输入电压最低为比Vee低一个二极管压降。
  还有的就是Rail－to－Rail输入结构的，进一步扩展运方允许的输入范围，可以达到Vcc和-Vee，其电路形式就是互补大林顿差分输入或者互补PN-MOS差分输入。
所以所谓单电源运方就是共模输入电压允许达到-Vee范围的运方。