Перейти к содержанию

Синфазный диапазон входа

Синфазный диапазон входа — это не про разность напряжений на входах, а про то, где они находятся относительно питания. Выйдешь за него — и операционный усилитель или компаратор перестанет работать правильно, хотя ничего не сгорит.

Обновлено Редакция GAW

Синфазный диапазон входа (input common-mode voltage range, VICR) — пределы, в которых должно находиться напряжение на входах операционного усилителя или компаратора относительно его питания. Синфазным называют напряжение, общее для обоих входов, — в усилителе с обратной связью они почти равны, и важно, где именно находится их общий уровень.

У популярных недорогих микросхем диапазон несимметричен. По даташитам onsemi у ОУ LM358 и LM324 он от 0 до VCC − 1,7 В, у компараторов LM393 и LM339 — от 0 до VCC − 1,5 В при 25 °C и до VCC − 2,0 В во всём диапазоне температур. Нижний предел совпадает с минусом питания — поэтому эти микросхемы так удобны при однополярном питании: сигнал датчика от нуля подаётся без сдвига уровня. Ниже минуса питания больше чем на 0,3 В входы опускать нельзя.

Сверху диапазон кончается раньше питания, и это частая ловушка: повторитель на LM358 с питанием 5 В не передаст сигнал выше 3,3 В. У компаратора LM393 есть послабление — если один вход остаётся в синфазном диапазоне, другой может подниматься выше питания, и выход останется правильным.

Если сигнал занимает всё питание, нужен ОУ с входом rail-to-rail. Насколько хорошо ОУ подавляет общее для обоих входов напряжение внутри диапазона, показывает коэффициент ослабления синфазного сигнала. Параметры конкретных микросхем — в карточках LM358 и LM324 и LM393 и LM339.

Частые вопросы

Что такое синфазный диапазон входа ОУ?

Диапазон напряжений на входах относительно питания, при котором ОУ работает по характеристикам даташита. Синфазным называют напряжение, общее для обоих входов. Например, у LM358 при питании 30 В входы должны быть от 0 до 28,3 В — то есть от минуса питания до VCC − 1,7 В.

Что будет, если выйти за синфазный диапазон?

Выход перестанет правильно следовать за входом: усилитель может уйти в насыщение или выдать неверный результат, а компаратор — переключиться не в ту сторону. Если же опустить вход ниже минуса питания больше чем на 0,3 В, у LM358 и LM393 возможна и неправильная работа, и повреждение.

Чем синфазный диапазон отличается от rail-to-rail?

Rail-to-rail по входу означает, что синфазный диапазон охватывает всё питание — от минуса до плюса. У LM358 и LM393 он доходит только до минуса, а сверху заканчивается на 1,5–1,7 В ниже питания. Поэтому повторитель на LM358 при питании 5 В не передаст сигнал выше 3,3 В.

Источники

  1. onsemi. LM258, LM358, LM358A, LM358E, LM2904 and others: Single Supply Dual Operational Amplifiers (LM358/D, Rev. 36, September 2024) — синфазный диапазон 0…28,3 В при питании 30 В; верхний предел VCC − 1,7 В, входы до +32 В без повреждения, не ниже −0,3 В
  2. onsemi. LM393, LM393E, LM293, LM2903 and others: Low Offset Voltage Dual Comparators (LM393/D, Rev. 34, September 2025) — синфазный диапазон от 0 до VCC − 1,5 В при 25 °C и до VCC − 2,0 В во всём диапазоне температур; правильный выход, если один вход в пределах диапазона

Нашли ошибку?

Смотрите также