芯片设计中的轨到轨输出怎理解？

芯片设计中的轨到轨输出（Rail-to-Rail Output） 是指通过特定的电路设计，使芯片（如运算放大器、驱动电路等）的输出电压能够达到或接近电源电压的上下极限（即“电源轨”），从而最大化信号的动态范围。以下是针对芯片设计层面的详细解析：

1. 核心目标

在芯片设计中，轨到轨输出的核心是消除传统电路的电压余量限制。

• 传统设计问题：普通运放因输出级晶体管（如BJT或MOSFET）的导通压降（例如BJT的V_CE(sat)或MOSFET的V_DS(sat)），导致输出电压无法达到电源轨。
• 芯片级优化：通过电路拓扑和器件选型，尽可能减小输出级的压降，使输出信号摆幅逼近电源电压（如V_CC和GND）。

2. 实现原理与设计方法

在芯片设计中，轨到轨输出主要通过以下技术实现：

（1）互补推挽输出级

• 结构设计：
  • 采用PMOS和NMOS互补对管组成推挽输出级。
  • 高电平输出时，PMOS导通，将输出拉近V_DD（电源正端）；