運放的選型對運放電路的實際效果非常關鍵,一定要理解運放重要參數的概念。下面幾天將對運放的選型進行系統學習并做實驗
運放的壓擺率(Slew Rate,簡稱SR)是指閉環放大器在輸入為階躍信號時,輸出電壓時間變化率的平均值,即單位時間(一般用微秒)內器件輸出電壓值的可改變范圍。它是衡量運算放大器在速度方面的指標,反映了運放對信號變化速度的處理能力。
一般是通過提供一個1V的跳變信號,然后測量輸出信號的幅值10%到90%的壓差并除以這一段時間,就是壓擺率了。
壓擺率是受什么因素影響呢:
主要與運放內部的Cc有關。一般超低功耗的運放壓擺率都不會太高。好比水流流速小,池子又大。只能花更長的時間充滿池子。壓擺率與帶寬配合看,即壓擺率越高,帶寬越高,靜態電流越大。
SR對放大電路的直接影響:就是使輸出信號的上升時間或下降時間過慢,從而引起失真。
上圖是測試的OPA333增益G=10時波形。由于OPA333的增益帶寬積為350kHz,理論上增益為10的時候的帶寬為35kHz。但上圖是24kHz時測試的結果。顯然輸出波形已經失真,原因就是壓擺率不夠了。帶寬也變成了27kHz左右。
只有高帶寬的運放才能用于放大高頻信號(否則信號會被衰減到沒有),所以也稱為高速運放。
衡量運放速度的一個參數為“壓擺率”,帶寬和壓擺率是屬于運放的同一類指標,高帶寬的運放的壓擺率也相應會高。
壓擺率SR的單位是V/us,意思是運放的輸出電壓變化率可以到達每微妙變化多少毫伏。
下圖結果為普通運放的輸出與輸入的波形,可以看到在輸入端方波發生翻轉的時候(方波的邊沿),輸出并不能立刻翻轉,有一定的上升過程,這就是運放壓擺率的含義。(綠色為方波信號也就是放大器的輸入信號,紅色為放大器的輸出信號)。輸入一個理想的階躍信號,輸出會是一個帶斜率信號,這個信號的爬升速率就是壓擺
下圖結果為高速運放的輸出與輸入的波形,可以看到在輸入端方波發生翻轉的時候,輸出也相應的發生了翻轉,同樣的輸入信號結果與普通運放的結果卻不同。(綠色為方波信號也就是放大器的輸入信號,紅色為放大器的輸出信號)。
?在查閱兩個運放的數據手冊時可以看到,LM324的壓擺率為0.4v/us,LMH6629的壓擺率為1600v/us。LMH6629比LM324的壓擺率高出了幾個數量級,所以高速運放的輸出響應要比普通運放迅速(邊沿陡峭)
用運放放大一個頻率為200K的峰峰值為12V左右的交流脈沖波形,輸入波形如圖所示:
打算進行三倍的放大,結果卻失真了,輸出結果變成了一個類三腳波。
壓擺率為9V/us的意思是1us上升9V電壓:
4.GBP(增益帶寬積)
這是用來簡單衡量放大器的性能的一個參數。就像它的名字一樣,這個參數表示增益和帶寬的乘積。按照放大器的定義,這個乘積是一定的。GBW=G*B 就是增益和帶寬的乘積,
舉例說明:一個放大器的GBP號稱為1G。如果它的增益為+2V/V(意味著電壓放大倍數為2,即輸出電壓是輸入電壓的兩倍。這里的“V/V”表示輸出電壓與輸入電壓的比值,因此+2V/V就是指輸出電壓是輸入電壓的兩倍,也可以理解為該運放具有2倍的電壓增益。)。那么帶寬=1G÷2=500M。如果它的增益為+4V/V,那么帶寬=1G÷4=250M。以此類推。總之,增益和帶寬之間滿足這個簡單的乘積關系。
SR是大信號的指標,GBW是小信號的指標;針對不同的運放由于它針對的信號不同那么它的SR和GBW就不同,針對小信號的那么GBW就大,SR就小;相反大信號的時候SR就大,GBW就小;它們之間是沒有實際聯系的;另外SR和放大倍數是沒有關系的,這個是由于SR是運放內部參數,不會因為你放大了好多倍而改變,例如一個運放的SR是0.1V/us,那么放大到1V需要10us,放大到10V需要100us,SR是不會變的!另外SR和增益帶寬積是沒有直接關系的!
運放的開環增益Aol是指運算放大器在沒有負反饋(即開環狀態下)時,輸出電壓與輸入電壓之間的放大倍數。
電解電容帶白邊的一端是負極 ,其余黑色是正極:
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