OPAMP의 Rail to Rail 특성

이번 글에서는 Rail to Rail OPAMP의 특징과 기존 OPAMP와의 차이점에 대해 간략하게 알아보겠습니다.

Rail to Rail 이란?

Rail to Rail이란 Output Stage의 전압이 GND에서 VDD까지 스위칭할 수 있다는 것을 말합니다. 즉, 일반적인 opamp보다 출력전압의 동작범위가 더 넓다는 의미입니다.

출처 : TEXAS INSTRUMENTS의 Application of Rail-to-Rail Operational Amplifiers

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일반적인 OPAMP

대부분의 기존 연산 증폭기는 전류원이 선형 영역으로 들어가 이득이 감소하기 때문에 Rail to Rail opamp와 비교했을 때, 출력전압의 동작범위가 더 좁습니다.

1. conventional op-amps(입력단이 P채널 MOSFET으로 구성)

출처 : https://toshiba.semicon-storage.com/ap-en/semiconductor/knowledge/faq/linear_opamp/what-does-rail-to-rail-mean.html

위의 그림과 같이 입력전압이 VDD 아래의 전압 일부에 있을 경우에는 정상적인 output 출력이 나오지 않습니다. 일반적인 opamp의 datasheet를 참고하시면 DC 특성에서 input voltage의 MAX 부분이 VDD보다 낮은 것을 확인할 수 있을 것입니다.

2. conventional op-amps(입력단이 N채널 MOSFET으로 구성)

출처 : https://toshiba.semicon-storage.com/ap-en/semiconductor/knowledge/faq/linear_opamp/what-does-rail-to-rail-mean.html

반대로 N채널 같은 경우에는 위의 그림과 같이 GND 위의 전압 일부에 있을 경우에 정상적인 output 출력이 나오지 않습니다. 이 또한 마찬가지로 opamp의 datasheet를 참고하시면 DC 특성에서 input voltage의 MIN 부분이 0보다 높은 것을 확인할 수 있을 겁니다.