運算放大器的飽和電壓


運算放大器(運放)的飽和電壓是指在輸入信號較大時,輸出信號無法再隨輸入信號的增大而繼續增大的情況。這是由于運放內部的電路設計所限制的,一旦輸出信號達到了飽和電壓,就無法再繼續增大,導致輸出信號失真。
運放飽和的原因主要是因為運放的供電電壓是一定的,輸出電壓不能大于運放的供電電壓。例如,一個±5V供電的正相比例運算放大電路,如果其放大倍數是2,且輸入信號峰峰值是6V,那么其輸出電壓峰峰值并不會是12V,而是會受到供電電壓的限制,不會超過±5V的范圍,也就是不會超過峰峰值是10V。
運放飽和后,輸出信號會發生失真,其諧波含量會增加,使得放大器輸出的波形變形。對于音頻等信號,輸出失真會導致音質的下降。此外,放大器飽和時輸出電壓將達到電源電壓的上(或下)極限,若電源電壓過大,會對后級電路產生過大的電壓,造成其他元件如喇叭、耳機等的損壞。同時,這也是一種功率浪費,因為放大器沒有把電源全部利用起來,產生了電源上過多的電壓,這將影響整個電路的效率,降低其使用壽命。
為了避免運放飽和,我們在設計時應該選擇合適的運放、電源電壓和放大倍數。例如,如果我們希望運放最大輸出電壓盡可能接近電源電壓,我們可以使用軌到軌(rail to rail)運放。
責任編輯:Pan
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