Диапазон входного напряжения операционных усилителей

Я понимаю, что для идеального операционного усилителя Vo ограничен Vee и Vcc (то есть; Vee <Vo <Vcc).

Но как насчет диапазона входного напряжения? Каков допустимый диапазон входного напряжения, в котором операционный усилитель работает нормально? Можем ли мы применить напряжения Vn и Vi, которые ниже Ve или выше Vcc? Можно ли применять отрицательные входные напряжения для операционных усилителей с одним источником питания?

Является ли операционный усилитель идеальным, практичным, железная дорога меняет ответ на этот вопрос?

• При нормальной работе V + и V- одинаковы. Если они отличаются, операционный усилитель используется в качестве компаратора.

• Важной особенностью при выборе операционного усилителя является диапазон входного синфазного напряжения. Напряжения на входах должны быть в этом диапазоне для правильной работы.

• Некоторые операционные усилители являются «RRIO» или рельсовыми рельсовыми входами / выходами. Как вы можете догадаться, это означает, что диапазон входного синфазного режима идет от рельса Vee до рельса Vcc.

• Некоторые операционные усилители, которые включают только шину Vee в диапазоне синфазного режима, называются операционными усилителями с одним источником питания.

Вот спецификация в техническом описании LM324:

Важно отметить, что некоторые операционные усилители могут вести себя очень странно, если любое из входных напряжений оказывается слишком близко к питающим рельсам. Если операционный усилитель имеет диапазон синфазного напряжения, например, до 0,5 вольт, это явно означает, что, если оба входа ниже 0,5 в, операционный усилитель может быть не в состоянии различить, что выше. Однако на некоторых таких операционных усилителях вход, который опускается ниже 0,5 вольт, может рассматриваться как находящийся выше, чем другой вход, даже если другой вход значительно выше 0,5 вольт.

(1) Что они все сказали.

(2) Обратите внимание, что несколько операционных усилителей могут слегка отклоняться от рельсов питания - это достигается путем генерирования напряжений внутри операционного усилителя, которые дают ему истинное рабочее напряжение шире, чем то, что подается.

(3) Обратите внимание, что диапазон синфазного режима - это допустимое напряжение, которое любой вход ДОЛЖЕН быть в пределах. Это не разница между ними. Если любой из них находится за пределами диапазона, он не гарантированно работает.

Диапазон входного напряжения может варьироваться, но он должен находиться в пределах напряжений питания (вы можете увидеть некоторые, которые могут подниматься, например, на 0,3 В выше / ниже), поэтому при одинарном питании отрицательные напряжения не допускаются.
Это зависит от того, как настроен дифференциальный входной каскад, некоторые операционные усилители используют дополнительную входную пару (P-канал и N-канал параллельно), чтобы получить вход от шины к шине, каждая пара покрывает часть диапазона.
Как правило, в таблицах данных содержится информация о диапазоне входного синфазного сигнала, здесь приведен пример операционного усилителя без входного диапазона от шины к шине (характеристики указаны для +/- 5 В):

Требуемая вами спецификация называется «диапазон входного синфазного режима» и почти всегда ограничивается шинами питания. На многих операционных усилителях он ограничен до некоторой степени в одном или обоих направлениях.

Вы можете взять обычный операционный усилитель и сделать его с большим диапазоном входного напряжения, превышающим пределы питания, поместив резисторный делитель перед каждым входом. Напряжение смещения на входе также умножается на то же значение, и оно сокращает синфазное отклонение до такой степени, что делители точно не совпадают.

Если ваш входной сигнал переменного тока, то вы можете получить очень большой входной синфазный диапазон с помощью трансформаторной связи.

Но обратите внимание, что в инверторе вход резистора, подключенного к инвертирующему входу, может быть намного больше, чем предел операционного усилителя. Общая функция цепи часто может держать инвертирующий вход в пределах диапазона.