由于工艺限制放大器的输入电压范围、输出电压范围和供电电压之间存在电压差。在设计中,应确保电路在信号处理中不会因为放大器的输入、输出限制导致失真。
输入电压范围
输入电压范围(Input Voltage Range),是指放大器两个输入端引入信号的电压范围,也称作共模输入范围(Input Common-Mode Voltage Range)。
在数据手册中给出的方式有两种,其一,直接提供输入电压范围。如图2.2,ADA4077在±15V供电时,输入电压范围在-13.8V至+13V。
图2.2 ADA4077输入特性参数
其二,以供电电源轨为参考的输入电压范围,如图2.168,ADA4807的共模输入范围是-Vs-0.2V 至Vs+0.2V。
其中,-Vs表示放大器负电源供电电压,+Vs表示放大器正电源供电电压。当电源电压是±2.5V时,输入电压范围为是±2.7V。
图2.168 ADA4807输入特性参数
当输入信号超出放大器的输入电压范围,将发生削波现象。如图2.169,ADA4077组建缓冲器电路,使用±15V供电,信号源Vin提供幅值为±15V,频率为5KHz的正弦波。
图2.169 ADA4077输入电压限制仿真电路
电路瞬态分析的如图2.170,输入信号V(in)是正弦波幅值为±15V频率为5KHz,但是输出信号V(out)的发生失真,在波峰处被削平,最高输出电压为13.55V,最低输出电压为-13.39V。
图2.170 ADA4077输入电压限制瞬态分析结果
高输出电压与低输出电压
高饱和输出电压摆幅(High Saturated Output Voltage Swing,VOH)简称高输出电压,与低饱和输出电压摆幅(Low Saturated Output Voltage Swing,VOL)简称低输出电压,是指放大器在给定电源电压和负载时,输出信号的电平能达到最高与最低电压。
数据手册中给出的方式有两种,其一,直接提供高、低输出电压值。如图2.3,ADA4077在±15V供电,驱动1mA负载时,低输出电压为-13.8V,高输出电压为+13.8V。
其二,以电源轨供电电压为参考的输出电压摆幅。如图2.171,ADA4807在输出负载为1KΩ时,低输出电压典型值为-Vs+0.07V ,高输出电压典型值为+Vs-0.04V。
其中,-Vs表示放大器负电源供电电压,+Vs表示放大器正电源供电电压。如果电源电压是±2.5V时,低输出电压为-2.43V,高输出电压为2.46V。
图2.171 ADA4807 输出电压摆幅
高、低输出电压的限制与工作温度相关。如图2.172,ADA4077的高、低输出电压随温度升高而变大。因此,在迟滞比较器、波形整形等应用时需要结合温度、功耗信息设计门限阈值。
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