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在电子领域，运算放大器 (op-amp) 在设计和构建各种电路中发挥着不可或缺的作用。 它们提供了令人印象深刻的灵活性，使我们能够开发放大器、滤波器和振荡器以及其他应用。 一种称为轨到轨运算放大器的特殊类型因其能够提供更大的输出电压范围而受到欢迎。 这篇科普文章旨在阐明轨到轨运算放大器是什么以及它们与标准运算放大器有何不同。
典型的运算放大器是一种集成电路，用作电压放大器，具有两个输入（称为反相和非反相端子）和一个输出。 它放大这些输入端子之间的电压差，具体取决于周围的电阻器。 在大多数情况下，运算放大器需要双电源轨，一个提供正电压，另一个提供负电压，通常分别表示为 V+ 和 V-。
由于传统运算放大器的内部架构，输入和输出电压范围通常不会一直延伸到电压轨（电源限制）。 换句话说，运算放大器的最大和最小输出电压通常低于实际电源电压。 这种限制称为输入和输出“余量”限制。
相比之下，轨到轨运算放大器提供的输入和输出电压摆幅非常接近电源轨。 此功能允许在混合信号应用中更好地利用可用电源电压范围，从而提高信号幅度和动态范围。 因此，轨到轨运算放大器在低压应用中特别有用，其中每一毫伏的余量都可以对整体系统性能做出重大贡献。
轨到轨运算放大器有两种主要类型：输入轨到轨运算放大器和输出轨到轨运算放大器。 输入轨到轨运算放大器使输入电压能够在电源轨内摆动，而输出轨到轨运算放大器允许输出电压非常接近电源轨，通常仅在几毫伏之内。 一些运算放大器专门设计用于提供输入和输出轨到轨功能。
总之，轨到轨运算放大器旨在最大限度地提高输入和输出电压摆幅，从而使性能极限比传统同类放大器更接近电源轨。 这些运算放大器在低功耗和低电压应用中特别有用，它们可实现更大的信号幅度和动态范围，从而提高整体系统效率和性能。
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