探讨运算放大器输出相位反转和输入过压保护

中心议题：

• 运算放大器输出电压相位反转
• 输入过压保护和输出相位反转保护电路
• 消除输出相位反转

解决方案：

• 采用高共模电压仪表放大器的共模过压保护
• 内置过压保护的ADA4091-2运算放大器

本文讨论两个与运算放大器相关的话题：输出相位反转和输入过压保护。　　

超过输入共模电压（CM）范围时，某些运算放大器会发生输出电压相位反转问题。其原因通常是运算放大器的一个内部级不再具有足够的偏置电压而关闭，导致输出电压摆动到相反电源轨，直到输入重新回到共模范围内为止。图1所示为电压跟随器的输出相位反转情况。注意，输入可能仍然在电源电压轨内，只不过高于或低于规定的共模限值之一。这通常发生在负范围，最常发生相位反转的是JFET和/或BiFET放大器，但某些双极性单电源放大器也有可能发生。
 

图1:电压跟随器的输出电压相位反转　　

相位反转通常只是暂时现象，但如果运算放大器在伺服环路内，相位反转可能会引起灾难性后果。　　

运算放大器配置为单位增益电压跟随器时，最有可能发生相位反转。在反相模式下，相位反转不是问题，因为两个输入均恒定不变，并且处于地电位（某些单电源应用中则处于中间电源电压）。　　

大多数现代运算放大器都会使用电路设计技术来防止相位反转。如果运算放大器能够避免相位反转，其数据手册的"主要特性"部分一般会说明这一点，但"技术规格"部分不一定会说明。　　

对于"轨到轨"输入运算放大器，输入共模电压包括电源轨，因此，只要输入电压不超过电源轨，运算放大器就不应发生相位反转。　　

图2显示了AD8625（四通道）、AD8626（双通道）和AD8627（单通道）运算放大器系列的"主要特性"和绝对最大值规格。这些放大器具有JFET输入，采用+5 V单电源供电时，输入共模电压范围为0 V至+3 V（最大值）。"无相位反转"特性意味着：在+3 V至+5 V的共模区间，输出不会发生相位反转。
 

图2:AD8625/AD8626/AD8627运算放大器的"主要特性"和绝对最大值规格