【導讀】裕量(headroom)肯定是輸出失真的眾多原因之一。有些人可能還不熟悉裕量的概念，它用于衡量放大器的輸入和輸出擺幅接近供電軌的程度。您可能還聽說過“下裕量”(footroom)這一術語，它是指與負電源的差距，但“裕量”通用于兩個供電軌。因此，對于裕量為±0.8 V的放大器，其擺幅可以達到電源的0.8 V范圍內。
問題:
采用單電源供電時，我的運算放大器輸出會高度失真。這可能是因為某種裕量問題嗎？
答案:
裕量(headroom)肯定是輸出失真的眾多原因之一。有些人可能還不熟悉裕量的概念，它用于衡量放大器的輸入和輸出擺幅接近供電軌的程度。您可能還聽說過“下裕量”(footroom)這一術語，它是指與負電源的差距，但“裕量”通用于兩個供電軌。因此，對于裕量為±0.8 V的放大器，其擺幅可以達到電源的0.8 V范圍內。
幸好，根據數據手冊的技術規格或性能曲線，就可以迅速確定放大器的裕量要求。輸入裕量指輸入共模電壓范圍(ICMVR)與電源電壓的差異。輸出裕量指輸出電壓擺幅與電源電壓的差異。超過ICMVR或者要求放大器的輸出高于額定輸出擺幅，當然會使輸出信號失真。
采用單電源供電則使問題進一步復雜化。幾乎所有放大器都能采用單電源供電。放大器不在乎所用電源是10 V單電源還是±5 V雙電源，它只看到電源引腳上有10 V電壓。然而，輸入端則不同。采用對稱雙極性電源時，中間電源電壓為0；采用單電源時，中間電源電壓為電源電壓的一半。
對于參考地的信號，最好使用雙極性電源，因為二者均參考地（中間電源電壓）。在單電源應用中，輸入信號必須偏置以匹配中間電源電壓，才能實現放大器裕量最大、功耗最低。這可以在信號源或者放大器輸入端實現。如果是放大器輸入端，可能需要交流耦合，并且必須建立新的中間電源偏置電壓，使電路更加復雜。
解決此問題的另一個辦法是使用“真”單電源放大器。這些放大器的ICMVR包括負供電軌，有助于緩解ICMVR問題。還有一個辦法是使用軌到軌放大器，其輸入和輸出擺幅可以達到供電軌的數毫伏范圍內。此外還可以使用內置電荷泵的放大器，在內部產生負供電軌。
因此，如果放大器設計讓您感到束手束腳，請冷靜下來、放松心情，有很多辦法都可以找到更多一點上裕量或下裕量。
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