“軌到軌（rail-to-rail）是一個(gè)用來(lái)描述運(yùn)算放大器（op amp）術(shù)語(yǔ)，指運(yùn)放輸入或者輸出信號(hào)可以接近于運(yùn)放供電電源的極值。軌到軌可以指輸出，也可以用來(lái)指輸入和輸出。

對(duì)運(yùn)放來(lái)說(shuō)，軌到軌（rail-to-rail）是一個(gè)重要的概念。傳統(tǒng)的運(yùn)放在輸出電壓范圍上通常受到限制，不能完全達(dá)到供電電壓的邊界（也稱為"鐵軌（rail）"）。然而，軌到軌運(yùn)放能夠讓輸入或者輸出電壓接近或達(dá)到供電電壓的邊界，這使得它們?cè)谀承?yīng)用中更為靈活和適用。

要想理解軌到軌得先理解 什么不是軌到軌 。

許多在相對(duì)高電壓導(dǎo)軌（例如+/-15V）上工作的運(yùn)放只能將輸出驅(qū)動(dòng)到導(dǎo)軌附近3或4伏的地方——例如，對(duì)于一個(gè)雙電源±15伏的供電的運(yùn)放，運(yùn)放的輸出電壓只能到+/-12伏。此類運(yùn)放不是軌到軌運(yùn)放。

古老的LM741運(yùn)放不是“軌到軌”的，原因如下：在數(shù)據(jù)表中的電氣特性表格，輸出電壓擺幅在供電電壓=±15V，輸出負(fù)載 2kΩ 的測(cè)試條件下被測(cè)定為±13V。所以輸出只能在供電軌附近2V以內(nèi)變化。

反之，軌到軌（rail-to-rail）意味著運(yùn)放的輸入和輸出可以在接近電源電壓的范圍內(nèi)工作。

軌到軌這么好，那么問(wèn)題來(lái)了：既然軌到軌這么好，為什么還有非軌到軌運(yùn)放的存在？

原因就在于 rail-to-rail 的運(yùn)放，一般都是低壓器件（+/-5V 或single +5V），輸入輸出電壓都能達(dá)到電源（輸入甚至可以超過(guò)）。注意，上一個(gè)句子里有個(gè)"一般"。非軌到軌的運(yùn)放可以輕輕送干到30幾伏的供電電壓。

一個(gè)相關(guān)的術(shù)語(yǔ)，頂部空間（head room），是衡量信號(hào)接近導(dǎo)軌的程度的一個(gè)指標(biāo)。從導(dǎo)軌到輸出信號(hào)峰值電壓的距離就是頂部空間。在3.3V的供電電壓下，頂部空間為0.3V，意味著你的信號(hào)可以在不失真的情況下達(dá)到+/- 3.0V（頂部空間指的是正負(fù)供電導(dǎo)軌）。隨著輸出電流的增加，頂部空間也會(huì)增加。

圖1：在這個(gè)例子中，上導(dǎo)軌是電源電壓VDD。頂部空間是300毫伏，下導(dǎo)軌是地。如果運(yùn)放是真正的軌到軌，那么削波（深紅色線）就不會(huì)發(fā)生在4.4伏 VPP。

圖2：另一個(gè)放大了的波形圖顯示，當(dāng)輸出接近其供電電壓極值時(shí)，削波可能會(huì)發(fā)生。VDD是放大器的供電電壓，決定了導(dǎo)軌的位置。

總結(jié)：

軌道軌運(yùn)放可以最大限度輸入或者輸出信號(hào)，使得輸入或者輸出信號(hào)非常接近于電壓電壓的極值。