什么是rail-to-rail运算放大器？

" Rail-to-Rail 运算放大器" 在模拟电路设计中，Rail-to-Rail 运算放大器是一种特殊的运算放大器，它的输出摆幅和供电电压相同，即 rail-to-rail，意味着其输出电压范围可以达到整个电源电压范围，极大地增强了系统的动态范围。 传统的运算放大器通常使用 NPN 双结型晶体管 (BJT) 或场效应结型晶体管 (JFET)，它们具有高带宽、低噪声和低漂移的优点，但它们需要在双电源即+和-电源下工作，并且要求在每一端有2～3V的端边占用电压（headroom）以便有效地工作在它们的线性范围之内。 而 Rail-to-Rail 运算放大器采用的特殊输入结构，使用背靠背 NPN 和 PNP 输入晶体管和双折式共射共基放大电路，使输入可达到每一个电源端点的几个毫伏之内。输出级使用一个按 AB 类工作安排的 NPN-PNP 射极跟随器对，输出摆幅仅受到晶体管 Vcesat、Ron 和负载电流的限制。 Rail-to-Rail 运算放大器的特点是它在零电压或接近电源电压时保持线性的能力，简单地说就是在整个电源电压范围内，运放都需要保持线性。这样就显著地增大了系统的动态范围。 在实际应用中，Rail-to-Rail 运算放大器的输出电压范围可以从负电源电压到正电源电压，而输入电压范围也可以从负电源电压到正电源电压。这使得 Rail-to-Rail 运算放大器在低电源供电的电路中尤其具有实际意义。 需要注意的是，输入和输出不一定都能够承受 rail-to-rail 的电压，存在运放的输出或者输入不都支持 rail-to-rail 的可能，这样的话，接近输入或者接近输出电压极限的电压可能会使运放的功能退化。 Rail-to-Rail 运算放大器是一种非常有用的组件，它可以极大地增强系统的动态范围，但需要认真参考 Dasheet 是否输入和输出是否都是 rail-to-rail。