rail-to-rail运算放大器有何特点?

所谓轨对轨（rail-to-rail）运算放大器轨对轨放大器，指的是放大器输入和输出电压摆幅非常接近或几乎等于电源电压值。
该类放大器在实际使用中有何优势呢？

标签： 轨对轨放大器

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运算放大器

Mike_GS 编辑于 2010-6-8 下午9:43

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第1楼 回复主题：rail-to-rail运算放大器有何特点? 发布时间：2006-9-8 上午9:53

作者：西北风

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不是所有的rail to rail 运放输入和输出都接近电源，有的只是输入有的只是输出，当然也有的输入输出都是rail to rail 的，该类运放的最大特点就是可以扩展信号的电压范围，但一般输出电流较小，在大电流的情况下并不能保证rail to rail

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第2楼 回复主题：rail-to-rail运算放大器有何特点? 发布时间：2006-9-9 下午2:22

作者： Luo Xin

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在低电源电压和单电源电压下可以有宽的输入共模电压范围和输出摆幅.

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第3楼 回复主题：rail-to-rail运算放大器有何特点? 发布时间：2006-9-11 上午9:17

作者： James Bai

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轨至轨输入，有的称之为满电源摆幅(R-R)性能，可以获得零交越失真，适合驱动ADC，而不会造成差动线性衰减。实现高精密度应用。有轨至轨运放和轨至轨比较器。

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第4楼 回复主题：rail-to-rail运算放大器有何特点? 发布时间：2006-9-12 下午3:56

作者：大户

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rail-to-rail，只是一个概念，其实就是正负电源(±V)供电运算放大器。
西北风 所说，我不能苟同。
其实一切高深的复杂的电路，追根朔源，都可以看作由简单的分离元件组成。
运算放大器供电方式：
1，±V
2，＋V和GND。
这两种供电方式，各有各的特点。
1，±V
用三极管的截止失真来说，这种方式输入，不要加入直流输入成分，它的“静态工作点”电压是0V，所以动态范围非常大，接近电源。
优点：失真小，态范围非常大（振幅接近V）
缺点：双电源输入，电路变得复杂。
2，＋V和GND。
还拿用三极管的截止失真来说，这种方式输入，如果在输入端不加入直流成分（1/2V），那么在输入信号电压很大时，信号的负半周期，就是出现截止失真。设计方案，在输入端加入直流成分（稍稍大于1/2V），它的“静态工作点”电压是1/2V左右。这样所以动态范围也可以非常大，接近电源1/2V左右。
优点：单电源输入，电路简单
缺点：不接入直流成分，失真大；如果作为高音质声音放大，会引起左右分离度降低等情况。
综上情况，在高性能运算放大器电路中，采用rail-to-rail设计方案比较好。

大户编辑于 2006-9-12 下午5:23

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第5楼 回复主题：rail-to-rail运算放大器有何特点? 发布时间：2006-9-12 下午11:42

作者： James Bai

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谢谢楼上大户网友的精彩论述！

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第6楼 回复主题：rail-to-rail运算放大器有何特点? 发布时间：2006-9-12 下午11:48

作者： James Bai

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我再补充一下：
轨至轨输入/输出功能扩大了动态范围，最大限度地提高了放大器的整体性能。例如，CMOS型轨至轨输入/输出放大器就比较适用于具有以下特性的单电源应用：输入和输出轨上的摆幅很小、极低的静态电流以及极低的输入偏置电流。但是，其噪声通常比双极性射极跟随器放大器要高得多。
轨至轨运放在整个共模范围内，输入级的跨导基本保持恒定，这对低电压应用是至关重要的。因为当电源电压逐步下降时，晶体管的阈值电压并没有减小，但是运放的共模输入范围越来越小，这可能也正使设计出符合低压低功耗要求，输入动态幅度达到全摆幅的运放成为一种必需。

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第7楼 回复主题：rail-to-rail运算放大器有何特点? 发布时间：2006-9-13 上午7:41

作者：大户

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以下是引用James Bai在2006-9-12 下午11:42的发言
谢谢楼上大户网友的精彩论述！

谢谢夸奖。

其实我就是做这方面的，有些经验，只是一些只言片语，总结不全。

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第8楼 回复主题：rail-to-rail运算放大器有何特点? 发布时间：2006-9-13 下午3:42

作者： James Bai

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太好了，果然是高手！大户网友可否详细论述一下轨至轨的应用注意事项及局限性，多谢。

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第9楼 回复主题：rail-to-rail运算放大器有何特点? 发布时间：2006-9-13 下午4:53

作者：大户

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以下是引用James Bai在2006-9-13 下午3:42的发言
太好了，果然是高手！大户网友可否详细论述一下轨至轨的应用注意事项及局限性，多谢。

高手称不上。

你打算运用在什么场合？

注意场合就是电源设计，双电源输入，电路变得复杂。

一孔之见：

1，同源电源采用，-V设计要......

2，电源±V输入注意去耦平衡。

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第10楼 回复主题：rail-to-rail运算放大器有何特点? 发布时间：2007-7-2 下午4:17

作者： olony

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俺只爱素袍飘举 说的很清楚透彻，支持！

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第11楼 回复主题：rail-to-rail运算放大器有何特点? 发布时间：2007-7-2 下午5:12

作者： HuWh

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不敢同意大户对Rail-to-Rail的定义。
当然，对其双电源、单电源运放特征的描述，还是很佩服的。
早期的运放全是双电源的，Rail-to-Rail则是后来的概念。
    其实，稍想一下就知道不可能是大户的定义，如果是这样的定义，那不如就叫双电源、单电源运放得了，取名词的人也不至于那么故弄玄虚的。
    西北风 所说的是正确的——Rail-to-Rail就是输入或输出基本达到了电源（Rail），双电源时是达到±V，单电源时是达到0，+V。
    很多单电源运放，也是Rail-to-Rail的，例如 TI、AD、MAXIM都有这样的系列。
例如 LMV321的Feature说Single Supply Operation: Rail-to-Rail Output Swing：
AD8257的Feature就说到：Single Supply Operation:   Rail-to-Rail Output Swing and Rail-to-Rail Input
James Bai 先生在问题中也是定义得很对的。

HuWh 编辑于 2007-7-2 下午5:38

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第12楼 回复主题：rail-to-rail运算放大器有何特点? 发布时间：2007-7-3 上午0:15

作者： 00:00

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James Bai
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我再补充一下：
轨至轨输入/输出功能扩大了动态范围，最大限度地提高了放大器的整体性能。例如，CMOS型轨至轨输入/输出放大器就比较适用于具有以下特性的单电源应用：输入和输出轨上的摆幅很小、极低的静态电流以及极低的输入偏置电流。但是，其噪声通常比双极性射极跟随器放大器要高得多。
轨至轨运放在整个共模范围内，输入级的跨导基本保持恒定，这对低电压应用是至关重要的。因为当电源电压逐步下降时，晶体管的阈值电压并没有减小，但是运放的共模输入范围越来越小，这可能也正使设计出符合低压低功耗要求，输入动态幅度达到全摆幅的运放成为一种必需。
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请求对加粗的一句做详细解释，为什么那么重要？

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第13楼 回复主题：rail-to-rail运算放大器有何特点? 发布时间：2007-7-3 上午9:32

作者： Femtera

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这个问题怎么越说越复杂了呢？其实搞清楚什么是rail就容易明白什么是rail to rail了。 RAIL就是铁轨，铁轨通常是两条平行走的，和运放所加的电源电压一样:一条+VDD,一条GND （当然也可以是一条+VDD,一条 -VDD）。VDD和GND永远不可能相交（那就短路），和铁轨是一样的道理。老外就喜欢这么叫：The power supply rails are ground and +VDD。
搞明白了rail的原意，我们就可以知道rail-to-rail里的一条rail是指电源+VDD，另一条rail是指GND(双电源时是-VDD). 那输出rail to rail自然就是指输出信号幅度可以从一边的rail(+VDD) 到另一边的rail(GND, 或-VDD) 了。
所以无论是单电源也好，双电源也好，甚至于不对称电源比如+5和-5.2V, 都可能做到rail-to-rail。
不知各位明白没？欢迎和femtera@yahoo.com.cn交流。

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第14楼 回复主题：rail-to-rail运算放大器有何特点? 发布时间：2007-7-3 下午8:18

作者： HuWh

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以下是引用Femtera在2007-7-3 上午9:32的发言
这个问题怎么越说越复杂了呢？其实搞清楚什么是rail就容易明白什么是rail to rail了。 RAIL就是铁轨，铁轨通常是两条平行走的，和运放所加的电源电压一样:一条+VDD,一条GND （当然也可以是一......

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天知道是怎么回事，简单问题复杂化的事出了好多次了，本来James说得好好的，不知怎么就被越搅越麻烦了。

HuWh 编辑于 2007-7-3 下午8:21

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第15楼 回复主题：rail-to-rail运算放大器有何特点? 发布时间：2007-7-4 下午1:37

作者： Femtera

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