“軌到軌（rail-to-rail）是一個用來描述運算放大器（op amp）術語，指運放輸入或者輸出信號可以接近于運放供電電源的極值。軌到軌可以指輸出，也可以用來指輸入和輸出。

對運放來說，軌到軌（rail-to-rail）是一個重要的概念。傳統的運放在輸出電壓范圍上通常受到限制，不能完全達到供電電壓的邊界（也稱為"鐵軌（rail）"）。然而，軌到軌運放能夠讓輸入或者輸出電壓接近或達到供電電壓的邊界，這使得它們在某些應用中更為靈活和適用。

【資料圖】

要想理解軌到軌得先理解 什么不是軌到軌 。

許多在相對高電壓導軌（例如+/-15V）上工作的運放只能將輸出驅動到導軌附近3或4伏的地方——例如，對于一個雙電源±15伏的供電的運放，運放的輸出電壓只能到+/-12伏。此類運放不是軌到軌運放。

古老的LM741運放不是“軌到軌”的，原因如下：在數據表中的電氣特性表格，輸出電壓擺幅在供電電壓=±15V，輸出負載 2kΩ 的測試條件下被測定為±13V。所以輸出只能在供電軌附近2V以內變化。

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

軌到軌這么好，那么問題來了：既然軌到軌這么好，為什么還有非軌到軌運放的存在？

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

一個相關的術語，頂部空間（headroom），是衡量信號接近導軌的程度的一個指標。從導軌到輸出信號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，意味著你的信號可以在不失真的情況下達到+/- 3.0V（頂部空間指的是正負供電導軌）。隨著輸出電流的增加，頂部空間也會增加。

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

圖2：另一個放大了的波形圖顯示，當輸出接近其供電電壓極值時，削波可能會發生。VDD是放大器的供電電壓，決定了導軌的位置。

總結：

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