使用三運放搭建輸入緩沖級和輸出級電路

使用三運放搭建輸入緩沖級和輸出級電路

傳統IA使用三運放搭建輸入緩沖級和輸出級電路(圖2)。輸入緩沖級電路提供全差分增益、單位共模增益和高阻輸入，差分放大輸出級提供共模增益為零的單位差分增益。這種IA可以用于許多場合，但它的簡單性掩蓋了兩個重要缺點：可用的輸入共模電壓范圍有限，交流CMRR也有限。


圖2. 傳統的三運放IA

基于三運放架構的IA其傳輸特性受到一定限制(圖3)。在輸入共模和輸入差分電壓的某種組合下，這種架構的緩沖放大器A1和A2很容易飽和，使輸出達到電源電壓。這種狀況下，IA不再抑制輸入共模電壓。


圖3. 不同共模電壓下的有限傳輸特性(高增益，“眼圖”開度縮小)。

由此，大多數三運放IA的數據資料給出了可利用的輸入共模電壓與輸出電壓的關系曲線。因為輸出電壓只是按比例縮放輸入差分電壓，曲線中的兩個軸可以標記為“輸入共模電壓”與“輸入差分電壓”。六邊形灰色區域代表了“有效”工作區，在這個區域內放大器A1和A2輸出不會飽和到電源電壓。

值得注意的是：圖3所示的圖形對單電源應用非常關鍵。共模電壓很容易接近電路的地電位，灰色區域不能延伸到此電位。因此，某些應用中(如低端電流檢測)不能使用傳統的三運放IA，因為它們的輸入共模電壓等于地電位。