軌至軌輸出(rail to rail output)
現(xiàn)在在低電壓運(yùn)放的中，很多都是軌至軌輸出。運(yùn)放的軌至軌輸出是由 MOS 作輸出級設(shè)計實(shí)現(xiàn)的。
早期的運(yùn)算放大器輸出級是帶有 NPN 電流源或下拉電阻的NPN 射極跟隨器。這種使用 BJT 的互補(bǔ)共射極輸出級無法完全擺動到電源軌，只能擺動到電源軌的晶體管飽和電壓 CESAT 范圍內(nèi)。
對于較小的負(fù)載電流(小于 100 μA )，飽和電壓可能低至 5 至 10mV；但是，對于較高負(fù)載電流，飽和電壓可能增加至數(shù)百毫伏。
軌至軌輸出的本意是指，運(yùn)放的輸出電壓可以達(dá)到電源軌。但實(shí)際是它是十分接近電源軌。只說這么一個定義是沒有多大意義的。下面要說一下這里關(guān)于軌至軌輸出的一些需要注意的問題。
先看下圖datasheet 上的數(shù)據(jù)。看到在不同負(fù)載下的輸出離電源軌的電壓值是不同的。
這是由于采用 CMOS FET 構(gòu)建的輸出級（如下圖）可以提供近乎真正軌到軌的性能，但只是在空載條件下。如果運(yùn)算放大器輸出必須流出或吸入相當(dāng)大的電流，則輸出電壓擺幅會降低，降幅為 FET內(nèi)部導(dǎo)通電阻上的 I×R 壓降。
一般而言，精密放大器的導(dǎo)通電阻在 100 Ω 左右，但高電流驅(qū)動CMOS 放大器的導(dǎo)通電阻可能小于 10 Ω。這就是引起輸入不能完全達(dá)到電源軌的根本原因。
另一方面，運(yùn)放的輸出信號到軌的電壓值，隨溫度而變化。這同樣可以在datasheet 中的表格中看到，并且在全溫范圍內(nèi)，一般會出現(xiàn)在高溫的情況，輸出信號到軌的電壓值會變大。
這是由于 MOS 導(dǎo)通電阻，具有正溫度系數(shù)，溫度越高，導(dǎo)通電阻越大。這也就是造成了全溫范圍內(nèi)壓差VSAT = VS – VOUT會變大。
下面引出一張圖表，這張圖表在運(yùn)放的 datasheet 中非常常見，但也經(jīng)常被忽略，它反應(yīng)了一個重要結(jié)論：隨著溫度的上升，和輸出電流的上升，運(yùn)放輸出信號與電源軌的壓差VSAT = VS – VOUT也隨之增大。
原因正如上面所解釋的。當(dāng)然還有一個問題，當(dāng)輸出電壓越接近電源軌時，信號的失真會變的差一點(diǎn)。因此沒有真正能達(dá)到電源軌輸出的運(yùn)放。根據(jù)上面的原因，離電源軌遠(yuǎn)一點(diǎn)，更容易達(dá)到高的信號質(zhì)量。
〈烜芯微/XXW〉專業(yè)制造二極管，三極管，MOS管，橋堆等，20年，工廠直銷省20%，上萬家電路電器生產(chǎn)企業(yè)選用，專業(yè)的工程師幫您穩(wěn)定好每一批產(chǎn)品，如果您有遇到什么需要幫助解決的,可以直接聯(lián)系下方的聯(lián)系號碼或加QQ/微信，由我們的銷售經(jīng)理給您精準(zhǔn)的報價以及產(chǎn)品介紹
聯(lián)系號碼：18923864027（同微信）
QQ：709211280