真實運放、回授與穩定度
輸出電壓擺幅(output voltage swing)
輸出電壓擺幅是指運放輸出實際能逼近電源軌到多近。想像一輛車無法完全碰到車庫的牆——總會留下一點縫隙。運放的輸出電晶體自己會掉一些電壓,所以輸出會在離正、負電源差一點處飽和,永遠無法給出完整的軌對軌範圍。
在經典運放上,輸出只能擺到離每條軌約 1 到 2 V 之內,因為輸出級電晶體需要那份裕度才能停留在主動區。例如:以正負 15 V 運作,可用輸出可能只有正負 13 V。在單一 5 V 電源上,舊式運放輸出可能上限約 3.5 V、下限約 1.5 V——當你本來就只有 5 V 時,這是慘痛的損失。擺幅也隨著你汲取更多輸出電流而縮小,因為電晶體在負載下掉更多電壓。
為何重要:輸出擺幅決定你的訊號是否塞得進可用電壓,在低電壓與單電源設計中尤其關鍵,那裡每一伏特都要計較——驅動 ADC 的完整輸入範圍,或以電池供電。軌對軌輸出運放正是為了填補這道縫隙而誕生。誠實的現實:即使軌對軌元件也無法精確到達軌;它會留下數十到數百毫伏,且這殘餘隨負載電流增大。
在單一 3.3 V 電源上,經典運放可能只能從 1.2 V 擺到 2.1 V——拿來驅動 0 到 3.3 V 的 ADC 毫無用處。同一電源下的軌對軌輸出元件,可能擺幅 0.05 V 到 3.25 V,幾乎挽回整個範圍。
經典運放在每條軌浪費一兩伏;軌對軌元件挽回大半。
輸出擺幅是在指定負載下標定的。一顆在 100 kΩ 負載下幾乎到軌的元件,在 600 Ω 下可能差得很遠——務必把擺幅規格與其負載條件一起讀。
又称
另见