测试电路 - 你是否超越了运放的输入共模区间?

测试电路时，在其输入端加一个直流偏移为VCC电压一半(或5V)的300Hz正弦波。调 节交流幅度，直到看到VOUT有一个变化。当施加10V峰峰值输入时，VOUT显示一个接近正电源轨的削峰信号，而不是接近负电源轨。这个接近正电源轨的不良性能就是预计输入超过9.2V时的结果。对于0~9.2V之间的VIN，VOUT显示和预期一样的正确波形(图4)。

　　第二个例子使用一只TL971轨至轨输出的电压跟随器电路，但结果却不同。此时，运放采用一个单5V电源。从数据表规格可知，有保证的VICMR区间跨越了1.15V~ 3.85V范围，或中心在VCC/2的大约2.7V峰峰值。输入端加的是一个直流偏移为2.5V的1kHz正弦波。将VIN的幅度从200mV峰峰值调向更高电平，直到看到VOUT的变化。

　　

 

　　

 

　　VIN中心在2.5V时，VIN增加到2.7V峰峰值，VOUT都有预期的线性特性。当VIN增加到约3.5V峰峰值时，中心在2.5V，VOUT继续跟随VIN，表现出正确的运放特性。注意这个线性特性好于数据表对VICMR的限制，但仍然超出了保证的极限值。当VIN增加到略高于3.52V峰峰值时，VOUT开始在接近正电源5V轨和负电源0V轨时表现出非线性特性(图5)。VIN进一步增加到4.2V峰峰值，明显超出了VICMR。当输入峰值超过了近正电源轨的极限时，VOUT的信号输出超出电源轨，跳到正电源轨5V以上，并停留在这里，直到VIN回到可接受范围内(图6)。当输入跌到接近负电源轨的极限以下时，VOUT的信号表现出一个相位反转，跳至中轨2.5V，并以一个偏移跟随VIN，直到VIN增加到VICMR内的一个可接受电压值。

　　这些例子表明，不同的非线性特性可以源于不同类型超出VICMR的运放。虽然第二种情况中产生了相位反转，但注意这个相位反转并不出现在所有违反VICMR的运放中，它与运放有关。

　　这些例子用一个交流信号，评估运放电路的VICMR。另一种有用的测试是给图3中的电路输入端加一个直流电压源。当改变直流输入时，输出电平会以一种类似的方式变化，而不是总在改变。根据电路的类型，在运放的早期评估中，可以采用交流分析或直流分析，也可两者兼用。

　　解决VICMR问题

　　如果在设计过程的晚期才发现运放无法满足VICMR要求，该怎么办?也许该器件的其它参数非常适合于你的应用，难以改换器件。这时可能要考虑下列一个或多个选项。首先，如果输入波幅过大，则要用一个电阻分压器，将信号保持在正确的VICMR区间内。其次，如果输入信号的偏移有问题，则尝试使用一个输入偏置或直流偏移电路，使输入信号置于运放VICMR区间规格内。第三，可以尝试换用一种能满足所有其它要求的轨至轨输入运放。

　　在选择一款运放时，记住输入共模电压区间是最需懂得的重要规格。如果器件的输入无法接受输入信号的电平或范围，则输出端就会遇到麻烦。先处理好这个重要细节，则以后当电路正确工作时，你就会赞赏自己的选择。