2003年，我和鲍勃·皮斯一起参加国家半导体模拟研讨会(图1)我做了一个关于轨对轨放大器的演讲。我说过有两种方法来制作轨对轨放大器。一种是在输入中使用对偶微分对。另一种方法是在集成电路内部使用电荷泵，使输入级工作在比放大器供电更高的电压。请听到这个并纠正我。“还有第三种制造轨道到轨道放大器的方法。看看LMC6482。”
1.作者和鲍勃·皮斯在2003年美国和欧洲举行的模拟研讨会上对着相机拍照。
事实证明lmc6482和它的四版LMC6484仍然被广泛使用。它的前端用一种非常巧妙的方式连接mosfet(金属氧化物场效应晶体管)。当输入引脚从正轨到负轨摆动时，场效应管改变了类型。它们从消耗装置转变为增强装置。
2. Don Archer，LMC6482的设计师，后来是德州仪器硅谷模拟组的技术专家。
LMC6482由唐·阿彻设计（图2）他最近离开了德州仪器公司(Texas Instruments)。当LMC6482出现时，电子设计1992年4月16日是否有一篇关于它的文章，目前无法在网上找到（图3）．2003年的时候，我在自助餐厅见到了阿彻，问了他那个角色的事。他是一个极其谦虚的人，他说这并不是什么了不起的成就。“我只是穿了针”当它说到偏置耗尽型p沟道输入级晶体管，因此它们将从提高到耗尽型更换，因为在输入电压发生变化中。与FAB的合作导致对该过程进行的改变，这允许增强P沟道差分对的体效应。
3.此图来自1992年电子设计文章状态：通过在LMC6482 CMOS运算放大器中使用用于差分输入晶体管对M1和M2的耗尽模式P沟道MOSFET，运算放大器可以处理超过两者的输入共模电压供应轨道。
里面的勺子
我有机会于2017年9月坐在弓箭手上，所以我询问了这一部分。他仍然适度，他说偏见计划并不纯粹是他的努力。他基于Dennis Monticelli的建议，后来成为国家半导体首席技术官的CTO，目前从德州仪器退役。
为了写这篇文章，我给蒙蒂塞利发了电子邮件，他回忆道:“LMC660的前身是轨对轨输出，它的主要特点是输入精度和增益，可以与双极或BiFet相媲美。我也想在输入上实现轨道到轨道，但在我们的第一代Si-gate过程中，身体效果还不够好。当Don接手下一代项目时，他说服我们的盐湖城工厂进行特定的工艺更改，以提供他需要的身体效果，从而在并行输入架构上穿针穿针。”
阿彻用来获得轨对轨输入的技巧是将输入场效应管的本体连接连接到正供电轨上（图4）．当输入引脚向下摆动到负或地轨时，身体的偏置将改变FET，使得它们成为增强型器件。这发生在正轨下方约3 V.
4.耗尽模式设备通常为ON。您将电压施加到门上以捏住通道。LMC6482将主体连接与正导轨连接，因此当输入引脚扫描共模输入范围时，晶体管从耗尽变为增强。（由线性系统提供）
谁是唐·阿切尔?
阿彻是那种从小就喜欢玩收音机的神童，他还负责送报纸。高中毕业后，他修理打字机和复印机。后来的一份工作让他爬上大烟囱，修理和校准热电子公司(Thermo Electron Corporation)生产的气体光谱吸收污染监测仪。这给了他去加州州立大学萨克拉门托分校的动力，在那里他获得了学士学位，辅修物理。这对他作为集成电路设计师很有帮助。1986年，他受雇于国家半导体公司(现在的德州仪器公司)，在混合部门工作。在那里，他获得了圣何塞州立大学的硕士学位。
阿彻告诉我，“没有灵活性你是无法生存的。”这和好奇心是模拟工程师的特征。他还告诉我，一个好的策略是寻找有知识的人，了解设备的边界和性能，这样你就可以在不“跌落悬崖”的情况下获得模范的性能。
他指出，使用别人发明的电路模块进行设计很好，但你必须完全理解这些模块，否则它们可能会很危险。他说，模拟IC设计师必须处理热因素、封装应力问题和噪声问题。Archer认为，你不仅需要有可靠的电路，而且电路在运行时必须在偏置条件下保持可靠性。
模拟IC设计对Archer很有吸引力，因为这种设计比数字电路更注重晶体管的物理特性，而且“一个设计师可以做所有的事情”。他指出，对于非常低的输入偏置电流，静电放电(ESD)保护是放大器设计的一个重要部分。还有一个问题是，任何设计都必须在生产中有良好的产量，否则生产起来就不经济。
Archer提醒我，在像美国国家半挂车公司(National Semi)或德州仪器公司(Texas Instruments)这样的大公司工作，让事情变得正确是一种巨大的责任。当他设计LMC6482/84时，mainframe Spice level 2模型模拟并没有给出足够的操作图像，所以他做了一个分段的晶体管线性模型，以确保模拟结果反映真实世界的部件行为。当然，模拟集成电路设计师既是电气工程师，也是物理学家，要了解硅，也是计算机科学家，要了解设计和仿真工具。这是一项艰苦的工作，但却是一项有意义的工作。
与许多聪明的IC设计一样，LMC6482设计基于对用于制造模具的模拟IC过程的彻底了解。工作和设计的一个例子在一起是国家半自动的过程开发组查明如何将JFET（结场效应晶体管）放入模拟过程中。这让像这样的零件LF411这是皮斯最喜欢的部分之一。
另一个例子是，美国国家Semi公司(现在的德州仪器公司)的音频小组想出了如何使用一组设备来制作LME49720音频放大器在44v下，他们给出了36 V的绝对最大部件额定值。这比许多高压安培的典型30v供电范围要好。这对音频人员来说很重要，因为宽的电力轨道电压往往会最小化失真和改善规格，并为音频信号提供一个广阔的动态范围。并不是所有的器件都能承受这样的电压，但是集成电路的设计者和工艺开发小组一起研究出什么样的晶体管和结构可以承受这样的电压，然后只在这个部分中使用这些器件。
其他偏离轨道的方法
要了解LMC6482和Archer的成就的凉爽，请考虑缺点其他两种方法制作A.轨到轨运算放大器．你可以使用P型和n型差分输入对的双输入级（图5）．如果您的电路在电源轨附近运行的电路，这会很好。
5.制作轨到轨输入放大器的一种方法是具有P型和N型差分对，并且随着输入引脚扫描共模范围，逐渐切换。（由德州仪器提供）
但是，当输入引脚横跨过渡区扫描时，可能会出现问题。由于存在两个不同的差分对，因此部分将具有两个不同的偏移电压，这取决于输入引脚电压的位置(图6)．更糟糕的是，特定的偏移对于任何给定的部分都是不同的，这可能会使它难以达到您想要的精度。如果输入级是双极的，当输入扫过共模范围时，输入偏置电流也将从正变为负。
6.双输入级放大器的问题是输入偏移电压将改变，这取决于输入引脚在共模范围内的位置。（由德州仪器提供）
另一个方法，将电荷泵放入零件内，消除了具有两个不同偏移电压的问题(图7)．然而电荷泵也有它自己的问题。充电泵需要模态电容器。这需要大量的模具面积，将增加零件的成本。电容器的大小将与输入微分对的尾部电流有关。所以现在设计者可能想要使用一个低的尾电流来最小化电荷泵电路的尺寸和成本。
7.制作轨到轨道放大器的另一种方法是只使用一个输入对，但用内部电荷泵喂食它，使输入引脚在两个导轨上工作。（由德州仪器提供）
这里的问题是，等效输入电压噪声与尾电流成反比。尾部电流越少，部件的噪声性能就越差。除了输入噪声外，电荷泵本身的噪声也很重要。电荷泵的开关频率总是会漏进放大器的输出。通常这种噪声的频率大于放大器的带宽，你可以把它过滤掉。滤波电路增加了成本、复杂性和其他问题，如稳定性和相位问题。
2003年模拟研讨会的另一个讲座由Martin Giles给出(图8)．像所有的主持人一样，贾尔斯表现出了极大的智慧诚实。虽然铁路到铁路的部件是新的，而且有利可图，贾尔斯会建议研讨会的与会者，他们可能不需要一个。如果你的电路工作在正轨附近，你可以寻找带有NPN或n通道输入对的放大器。如果你想要一个工作在负轨附近的电路(可能是接地的)，你可以选择一个旧的便宜的放大器，有PNP或p通道输入。
8. Martin Giles于2003年在模拟研讨会上。他提醒工程师，他们可能不需要许多应用程序的铁路到铁路部件。
如果你的电路必须在两种极端情况下运行，轨道到轨道的部件就派上用场了。如果你有两个电路在每个动力轨道上运行，并且你只想购买和储存一个零件号，那么它们也是有意义的。请记住，每一种类型的轨道到轨道部件都有自己的怪癖。你必须了解部件内部的内容，才能知道这些怪癖是否会在原型设计或制作过程中影响你。鲍勃·皮斯喜欢放大器，部分原因是它们非常复杂，而且，嗯，模拟，尽管只有几个引脚。
