能否放大信号从而使其电压接近电源电平?

由P沟道MOSFET组成的差分输入对的运算放大器
由P沟道MOSFET组成的差分输入对的运算放大器

为放大信号从而使其电压接近电源电平,请使用轨对轨运算放大器而非典型运算放大器。当输入超出共模输入电压范围并接近VDD时,无法保证非轨对轨运算放大器能正常运行。
典型运算放大器的差分输入对由P沟道MOSFET组成,具体如下列等效输入电路所示。

运算放大器的所有MOSFET必须在饱和区运行,以防止意外的输出失真等。因此,必须满足以下公式:
|VDS|>|VGS|-|Vth|
当输入电压介于VDD和(电路电流源的VSD)+(差分输入对的VSG)之间时,作为电流源的Qp1进入线性区域。当(电路电流源的VSD)+(差分输入对的VSG)内的输入电压低于供电电压时,运算放大器进入线性区域。此电压范围超出了共模输入范围。此范围内的输入电压会导致输出失真或增益衰减。因此,必须在共模输入电压范围内运行运算放大器。

轨对轨运算放大器的差分输入对由一对差分P沟道MOSFET和一对差分N沟道MOSFET并联组成。因此,轨到轨运算放大器适用于GND和VDD之间的输入电压。

能否放大信号从而使其电压接近电源电平

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