原创教程:怎么选择运放的压摆率?

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。
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