運(yùn)算放大器是一種將輸入信號(hào)放大到一定程度后，再對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大的電子設(shè)備。

在實(shí)際應(yīng)用中，常常需要根據(jù)實(shí)際要求來(lái)設(shè)計(jì)運(yùn)算放大器的電路。

由于在實(shí)際工作中，經(jīng)常要采用不同的電壓和電流值來(lái)進(jìn)行測(cè)量、控制等操作，所以使用不同種類的運(yùn)算放大器(如電壓跟隨器、比例式運(yùn)放)。

軌到軌運(yùn)算放大器就是專門用于軌到軌測(cè)量的專用器件。

軌到軌運(yùn)放和一般運(yùn)放有哪些區(qū)別詳解-KIA MOS管

軌道軌運(yùn)放可以最大限度輸入或者輸出信號(hào)，使得輸入或者輸出信號(hào)非常接近于電壓電壓的極值。

對(duì)運(yùn)放來(lái)說(shuō)，軌到軌(rail-to-rail)是一個(gè)重要的概念。傳統(tǒng)的運(yùn)放在輸出電壓范圍上通常受到限制，不能完全達(dá)到供電電壓的邊界(也稱為"鐵軌(rail)")。然而，軌到軌運(yùn)放能夠讓輸入或者輸出電壓接近或達(dá)到供電電壓的邊界，這使得它們?cè)谀承?yīng)用中更為靈活和適用。

軌到軌運(yùn)放和一般運(yùn)放的區(qū)別

一般的運(yùn)放，它們具有輸入、輸出電壓范圍的限制。而軌到軌運(yùn)放正是為了克服這一局限性而設(shè)計(jì)的。軌到軌運(yùn)放是指其輸入和輸出均能達(dá)到電源電壓范圍(通常是接近于正負(fù)電源電壓)的一種放大器電路。這意味著，在電源電壓范圍內(nèi)，軌到軌運(yùn)放可以提供更高的增益和更準(zhǔn)確的放大。

軌到軌運(yùn)放輸出幅度可以達(dá)到運(yùn)放供電，其中運(yùn)放輸出幅度無(wú)法達(dá)到供電的幅度。

比如，運(yùn)放+5V供電，那么軌到軌的輸出幅度可以達(dá)到5V或接近5V，而普通運(yùn)放可能3.5V或者4V就輸出飽和了。

軌到軌運(yùn)放(Rail-to-RailOperationalAmplifier，簡(jiǎn)稱RRIO)和一般運(yùn)放的區(qū)別在于其輸出范圍和性能特點(diǎn)。

軌到軌運(yùn)放

圖1：在這個(gè)例子中，上導(dǎo)軌是電源電壓VDD。頂部空間是300毫伏，下導(dǎo)軌是地。如果運(yùn)放是真正的軌到軌，那么削波(深紅色線)就不會(huì)發(fā)生在4.4伏 VPP。

圖2：另一個(gè)放大了的波形圖顯示，當(dāng)輸出接近其供電電壓極值時(shí)，削波可能會(huì)發(fā)生。VDD是放大器的供電電壓，決定了導(dǎo)軌的位置。

一般運(yùn)放在實(shí)際應(yīng)用中，輸出電壓范圍是有限的。通常，一般運(yùn)放的輸出電壓范圍會(huì)留有一定的余量，避免輸出電壓靠近電源電壓的極限。

而軌到軌運(yùn)放是一種特殊設(shè)計(jì)的運(yùn)放，具有更大的輸出電壓范圍。它的輸出能夠接近電源電壓的極限邊界，也就是"軌"的位置。軌到軌運(yùn)放的設(shè)計(jì)目標(biāo)是盡可能地提供更大的輸出動(dòng)態(tài)范圍，使其能夠輸出接近于電源電壓的最大和最小值。

因此，與一般運(yùn)放相比，軌到軌運(yùn)放具有以下顯著特點(diǎn)：

輸出范圍更廣：軌到軌運(yùn)放的輸出電壓范圍接近電源電壓的極限值，通常能夠輸出更接近于電源電壓的最大和最小值。

輸入和輸出能力更好：軌到軌運(yùn)放的輸入和輸出能力通常較好，能夠提供在輸入和輸出信號(hào)上更接近于電源電壓的范圍。

更適合低電壓應(yīng)用：由于軌到軌運(yùn)放能夠輸出較低的電壓，因此在低電壓應(yīng)用中比一般運(yùn)放更為適用。

需要注意的是，軌到軌運(yùn)放在實(shí)際使用中可能會(huì)有一些局限性，如輸入偏置電流和失調(diào)等方面的性能可能略遜于一般運(yùn)放。此外，軌到軌運(yùn)放的成本可能較高。

更大的增益

軌到軌運(yùn)放的放大范圍比一般運(yùn)放更廣。因此，它不需要低gain-voltage的運(yùn)放，這使它可以提供更大的增益。這在電源被供電的低電壓條件下是尤其重要的，因?yàn)榇藭r(shí)運(yùn)放不能產(chǎn)生很高的增益。

更高的速度和更好的穩(wěn)定性

軌到軌運(yùn)放具有更高的速度和更好的穩(wěn)定性。這意味著它可以更快地響應(yīng)輸入信號(hào)，并且在變化的電源電壓下仍能保持其性能穩(wěn)定。

更低的失真

由于具有不同的器件結(jié)構(gòu)和工作特性，軌到軌運(yùn)放可以提供更低的失真水平。這意味著它產(chǎn)生的輸出信號(hào)更精確，更準(zhǔn)確地反映輸入信號(hào)的變化。

更低的噪音

由于軌到軌運(yùn)放具有更高的增益，更低的失真和更高的質(zhì)量，因此它產(chǎn)生的噪音也更低。這使其對(duì)信號(hào)處理領(lǐng)域中的低噪音應(yīng)用來(lái)說(shuō)是理想的選擇。