由于工藝限制放大器的輸入電壓范圍、輸出電壓范圍和供電電壓之間存在電壓差。在設(shè)計中,應(yīng)確保電路在信號處理中不會因為放大器的輸入、輸出限制導(dǎo)致失真。
輸入電壓范圍
輸入電壓范圍(Input Voltage Range),是指放大器兩個輸入端引入信號的電壓范圍,也稱作共模輸入范圍(Input Common-Mode Voltage Range)。
在數(shù)據(jù)手冊中給出的方式有兩種,其一,直接提供輸入電壓范圍。如圖2.2,ADA4077在±15V供電時,輸入電壓范圍在-13.8V至+13V。
圖2.2 ADA4077輸入特性參數(shù)
其二,以供電電源軌為參考的輸入電壓范圍,如圖2.168,ADA4807的共模輸入范圍是-Vs-0.2V 至Vs+0.2V。
其中,-Vs表示放大器負電源供電電壓,+Vs表示放大器正電源供電電壓。當電源電壓是±2.5V時,輸入電壓范圍為是±2.7V。
圖2.168 ADA4807輸入特性參數(shù)
當輸入信號超出放大器的輸入電壓范圍,將發(fā)生削波現(xiàn)象。如圖2.169,ADA4077組建緩沖器電路,使用±15V供電,信號源Vin提供幅值為±15V,頻率為5KHz的正弦波。
圖2.169 ADA4077輸入電壓限制仿真電路
電路瞬態(tài)分析的如圖2.170,輸入信號V(in)是正弦波幅值為±15V頻率為5KHz,但是輸出信號V(out)的發(fā)生失真,在波峰處被削平,最高輸出電壓為13.55V,最低輸出電壓為-13.39V。
圖2.170 ADA4077輸入電壓限制瞬態(tài)分析結(jié)果
高輸出電壓與低輸出電壓
高飽和輸出電壓擺幅(High Saturated Output Voltage Swing,VOH)簡稱高輸出電壓,與低飽和輸出電壓擺幅(Low Saturated Output Voltage Swing,VOL)簡稱低輸出電壓,是指放大器在給定電源電壓和負載時,輸出信號的電平能達到最高與最低電壓。
數(shù)據(jù)手冊中給出的方式有兩種,其一,直接提供高、低輸出電壓值。如圖2.3,ADA4077在±15V供電,驅(qū)動1mA負載時,低輸出電壓為-13.8V,高輸出電壓為+13.8V。
其二,以電源軌供電電壓為參考的輸出電壓擺幅。如圖2.171,ADA4807在輸出負載為1KΩ時,低輸出電壓典型值為-Vs+0.07V ,高輸出電壓典型值為+Vs-0.04V。
其中,-Vs表示放大器負電源供電電壓,+Vs表示放大器正電源供電電壓。如果電源電壓是±2.5V時,低輸出電壓為-2.43V,高輸出電壓為2.46V。
圖2.171 ADA4807 輸出電壓擺幅
高、低輸出電壓的限制與工作溫度相關(guān)。如圖2.172,ADA4077的高、低輸出電壓隨溫度升高而變大。因此,在遲滯比較器、波形整形等應(yīng)用時需要結(jié)合溫度、功耗信息設(shè)計門限閾值。
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