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原创教程:怎么选择运放的压摆率?

7月前浏览5880
一般而言,后级电路对压摆率要求更高,因为信号被逐级放大后,越到后级电路,信号波动范围越大,此时要用大信号响应来分析。

那么怎么根据信号的特征来选择合适的压摆率呢?

假如我们要处理的信号是S=A*sin(2πft),A是信号的幅值,f是信号的频率,t是时间。那么信号S什么时候变化最大呢?变化最大时是多大呢?

对S求导则得到S’=2πAf*cos(2πft),可以看到,S变化最大时是过零点时,此时的值最大是2πAf,所以我们的压摆率SR要大于2πAf,否则信号很可能失真,或是放大倍数不够。

图1-75  标准运放选择压摆率1

图1-75 是标准运放压摆率与信号频率的仿真,信号幅值为5V,标准运放的压摆率设置为1M V/s,则能处理的信号频率应小于SR/(2πAf)=1000000/(2*3.14*5)=31.8KHz,从仿真结果看,输入信号是32KHz&3.535Vrms时,输出信号是3.532Vrms,输入输出信号的有效值非常接近。

而如果把输入信号的频率增加到35kHz时,输出信号只有3.492V的有效值,明显降低了。

图1-76  标准运放选择压摆率2

进一步地,把信号频率上升到100Khz,输入3.535Vrms而输出只有1.425Vrms,从波形来看,红色是输入,绿色是输出,当压摆率不够时,输出信号的幅值会降低,表现为放大倍数不够,而且波形接近三角波。

如果我们想处理这个100khz&5v的信号,压摆率应该是多少呢?根据前文介绍,压摆率SR要大于2πAf,即SR要大于2*3.14*5*100000=3.14M V/s,我们把标准运放模型的压摆率改为3.2MV/s再试下。

如图1-76 所示,压摆率增加后,信号马上就和输入一致了,可以达到完美的跟随器,我们就可以以此来选择合适压摆率的运放来设计我们的电路。

来源:工程师看海
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首次发布时间:2023-12-22
最近编辑:7月前
工程师看海
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