MT-035：运算放大器输入、输出、单电源和轨到轨问题

由于市场需求，单电源供电已成为一项日益重要的要求。汽车、机顶盒、照相机/摄像机、PC和笔记本电脑应用要求IC供应商提供各种采用单电源轨供电，而性能则与双电源器件相同的线性器件。功耗现已成为线路或电池供电系统的关键参数，某些情况下甚至比成本还重要。因此，器件以低电压/低电源电流工作至关重要。与此同时，精度和精密性要求则迫使IC制造商要在放大器设计中做到“事半功倍”。
MT-035
指南

运算放大器输入、输出、单电源和轨到轨问题


单电源运算放大器问题

由于市场需求，单电源供电已成为一项日益重要的要求。汽车、机顶盒、照相机 /摄像
机、PC和笔记本电脑应用要求IC供应商提供各种采用单电源轨供电，而性能则与双电源
器件相同的线性器件。功耗现已成为线路或电池供电系统的关键参数，某些情况下甚至比
成本还重要。因此，器件以低电压/低电源电流工作至关重要。与此同时，精度和精密性
要求则迫使IC制造商要在放大器设计中做到“事半功倍”。

在单电源应用中，对放大器性能的最直接影响是输入和输出信号范围缩小。由于输入和输
出信号的偏移度更小，放大器电路对内部和外部误差源变得更敏感。在12位、10 V满量程
系统中，精密放大器的0.1 mV失调电压引起的误差小于0.04 LSB。但在单电源系统中，“轨
到轨”精密放大器的1 mV失调电压则代表5 V满量程系统中的0.8 LSB误差(或2.5 V满量程系
统中的1.6 LSB误差)。

在某些低压单电源器件中，增益精度也会降低，因此需要仔细考虑器件选型。许多具有
120 dB左右开环增益的放大器通常都采用双电源供电，如OP07型等。然而，许多用于精密
应用的单电源/轨到轨放大器在轻负载(>10 kΩ)下通常具有25,000至30,000的开环增益。某些器
件，比如OP113/OP213/OP413系列，确实具有高开环增益(>120 dB)，适用于要求苛刻的应
用。另一个例子是AD8