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運放是電工經(jīng)常用到的元器件，在選擇一個運放的時候，就要關(guān)注電壓參數(shù) 。從運放的datasheet中首先看到的就是輸入電壓范圍，這個很好理解，就是運放電源電壓的使用條件。
但是僅僅理解這個電壓，就能正確使用運放嗎？顯然不是的，還需要關(guān)注運放的共模輸入電壓范圍：
最近看到論壇有聊到運放共模輸入電壓，也聊聊我的一些認識。這個共模輸入電壓沒有選擇好，輸出就達不到理想的設計輸出效果。運放輸入共模電壓的限制主要是運放內(nèi)部第一級的差分輸入級晶體管要工作的飽和區(qū)的限制。運放是同相輸入還是反相輸入的接入，都會導致運放的共模電壓的不同。一般對運放共模輸入電壓有如下定義：
下面兩個示意圖反應了共模輸入電壓在不同電路是不同的，對于反相輸入的運放電路，共模輸入電壓是定值，基本就是GND電壓，為0.對于同相輸入運放電路，共模輸入電壓隨輸入電壓變化而變化的。
如果電路的共模電壓超過了datasheet中規(guī)定的限值，輸出會是什么樣子了。下面通過仿真電路來看下，當共模輸入電壓不滿足要求，輸出是什么樣的。
首先以OPA140為例，當輸入電源電壓是5V的時候，根據(jù)datasheet得到其輸入共模電壓范圍在0.2V到4.8V之間，并不是一個軌對軌的運放。
使用OPA140搭建一個跟隨器，雙電源供電。當輸入信號是一個±5V的信號，按照理想運放分析的話。輸出信號應該±5V的信號。但是公國TINA進行仿真分析，發(fā)現(xiàn)輸出信號在2.3V被cliping 。這是沒有完全跟隨理想運放的特性，就是受到輸入共模電壓的限制。所以在設計運放的時候要重點關(guān)注選擇的運放輸入共模電壓是不是合理，由于共模輸入電壓是和電源電壓有關(guān)系，所以在選擇了電源電壓的時候，共模輸入電壓的范圍也大致確定了，但是仿真數(shù)據(jù)是做一個參考，實際輸出電壓范圍還是要以實際電路測試中的結(jié)果為準，就是為了避免輸出電壓在閾值范圍附近，仿真模型不能完全反應出實際電路的特性，畢竟實際電路高低溫，高濕環(huán)境下造成運放參數(shù)偏移，這些通過仿真模型是得不到的。
隨后給一個改變電源電壓的仿真例子，仿真結(jié)果顯而易見，電源電壓修改為±10V，共模輸入電壓范圍就是-0.1V到8.5V 。所以運放輸入電壓范圍是±5V，輸出就能滿足跟隨器的特性，完全跟隨輸入的信號。
由于輸出特性是和輸入特性強相關(guān)，那么輸入信號滿足輸入共模電壓范圍，那么是不是輸出信號就能完全符合電路特性呢？顯然這個也是不對的，是因為輸出電壓也是有范圍的，輸出電壓也不是能完全達到電源電壓的范圍。從OPA140得知，輸出電壓也是受電源電壓影響，當輸入電壓是-1.5V＜Vin＜1.5V，電源電壓Vcc=±2.5V，那么輸入共模電壓范圍就是-2.6V＜Vin＜-1V，輸出電壓范圍-2.7V＜Vout＜2.3V，所以當輸入電壓在-1V＜Vin＜1.5V，輸出是沒有信號的，這個仿真的例子說明運放的輸出是非線性的行為，沒有滿足跟隨器的特性。
盡管此時輸出電壓是0V，但是輸出信號有可能是隨機的，此時運放已經(jīng)工作不正常，在實際電路中出現(xiàn)什么情形都是有可能的。所以，此時仿真的數(shù)據(jù)僅僅做參考。此時要做的工作就是選擇一個滿足要求的運放，或者修改輸入共模電壓的范圍，使電路滿足要求。
通過以上幾個仿真例子，應該很清楚的明白了運算放大器共模輸入電壓對電路的影響。所以在實際產(chǎn)品的設計過程中，通過仿真或者Math分析計算發(fā)現(xiàn)，運放的VICMR不能滿足要求的時候，但是此時電路設計已經(jīng)基本定型，layout的修改也比較麻煩，此時需要有一些備選方案做改進：

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