运放，即运算放大器，是电子工程中广泛使用的组件，尤其在信号处理和线性电路设计中扮演关键角色。轨至轨输入的运放是一种能够处理输入信号范围接近电源电压极限的放大器，这对于提高系统的动态范围和信号处理能力至关重要。在本篇讨论中，我们将深入探讨轨至轨输入运放的工作原理、面临的挑战以及TI公司的创新解决方案。
在Part13中提到的轨至轨运放通常采用NMOS和PMOS晶体管作为差分输入级的并联结构。这种方式可以有效扩大输入信号的动态范围，使得信号能够接近电源轨的两端。然而，这种设计带来了一个问题，即输入失调电压的交越问题。当共模电压改变时，NMOS和PMOS的导通状态会切换，导致输入失调电压突然变化，进而影响到信号的准确性和线性度。
输入失调电压交越问题可能导致直流误差和交流信号失真，特别是在共模电压接近电源轨时尤为明显。为了解决这个问题，TI公司提出了两种先进的技术。
第一种技术是通过内部提高输入级的电源电压，使得PMOS差分输入级能够接近正电源轨。这种方法避免了因两组不同结构输入级切换而导致的输入失调电压变化，从而减少了误差。TI的OPAl365运放就采用了这种设计，确保了更宽的输入电压范围。
另一种技术是自调零技术，也称为MOSFET Zero Drift。这一技术通过在放大器内部引入一个反馈机制，不断调整输入级的状态，以减少输入失调电压的变化。TI的OPA333运放就运用了自调零技术，显著减小了输入失调电压跳变，提高了整体的精度和稳定性。
以OPA333为例，其Vcm输入电压范围展示了这种技术的效果。自调零技术的应用使得运放能够在更广泛的共模电压范围内保持良好的线性性能，极大地提升了轨至轨输入运放的性能。
总结来说，轨至轨输入运放通过创新的设计和技术克服了传统运放的局限，例如输入失调电压的交越问题，提供了更宽的输入电压范围和更高的线性度。TI公司在这一领域的领先地位体现在他们对这些问题的深入理解和独特的解决方案，如提高输入级电源电压和采用自调零技术，这些都显著提高了运放的性能和实用性。
