芯耀
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Part 01、前言
運(yùn)算放大器的壓擺率又叫Slew Rate，它是指運(yùn)算放大器輸出信號(hào)在單位時(shí)間內(nèi)的最大變化率，通常以V/μs（伏每微秒）為單位。具體來(lái)說(shuō)，壓擺率描述了運(yùn)放在響應(yīng)輸入信號(hào)變化時(shí)，輸出電壓的變化速率上限。換句話說(shuō)，壓擺率越高，運(yùn)算放大器能夠在更短時(shí)間內(nèi)跟隨輸入信號(hào)的變化，而不會(huì)出現(xiàn)失真或飽和。
Δ??out：是輸出電壓的變化量。
Δt：是輸出電壓變化所需的時(shí)間。
壓擺率的定義很簡(jiǎn)單，那我們?cè)谠O(shè)計(jì)運(yùn)算放大器電路時(shí)，這個(gè)參數(shù)有什么用？如何用這個(gè)參數(shù)呢？
Part 02、如何使用壓擺率？
對(duì)于一個(gè)正弦信號(hào)：
其中:
A是輸出信號(hào)的峰值電壓。
f是信號(hào)的頻率。
我們對(duì)正弦信號(hào)求導(dǎo)，那么輸出信號(hào)的瞬時(shí)變化率為其時(shí)間導(dǎo)數(shù)：
輸出信號(hào)的瞬時(shí)變化率什么時(shí)候最大呢？最大變化率出現(xiàn)在cos(2πft）=1 時(shí):
根據(jù)壓擺率定義，運(yùn)放的最大變化率不能超過(guò)其壓擺率（SR）：
從而可得滿功率帶寬：
這樣我們通過(guò)壓擺率可以得到一個(gè)關(guān)于運(yùn)放的帶寬的重要參數(shù)：滿功率帶寬。滿功率帶寬指的是運(yùn)放在輸出滿幅（最大輸出電壓）時(shí)能夠處理的最大輸入信號(hào)頻率，單位為Hz。
那么問(wèn)題來(lái)了，我們之前的文章介紹過(guò)可以通過(guò)增益帶寬積來(lái)評(píng)估運(yùn)放的帶寬，那滿功率帶寬這一概念有什么用呢？
滿功率帶寬描述了運(yùn)放的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，更多關(guān)注大信號(hào)條件下的輸出特性，受到壓擺率的直接限制。增益帶寬積描述了運(yùn)放的頻率響應(yīng)能力，適用于小信號(hào)條件下的頻域分析，與運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益特性直接相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)如果信號(hào)的變化幅度小于100mV，我們才能使用增益帶寬積來(lái)評(píng)估運(yùn)算放大器的帶寬，超過(guò)100mV的幅值范圍時(shí)，我們需要使用滿功率帶寬來(lái)評(píng)估運(yùn)算放大器的帶寬。這下你應(yīng)該知道了應(yīng)該拿壓擺率這一參數(shù)來(lái)干嘛了吧，也就是求解運(yùn)算放大器的滿功率帶寬用的。
Part 03、滿功率帶寬計(jì)算實(shí)例
假設(shè)一個(gè)運(yùn)放的壓擺率SR=0.5V/μs，輸出信號(hào)峰值電壓A=5V，則其滿功率帶寬為：
如果需要更高的滿功率帶寬，可以：
1：減小輸出信號(hào)幅度A。
2：選用壓擺率更高的運(yùn)放。
Part 04、注意事項(xiàng)
1.在設(shè)計(jì)高速信號(hào)處理電路（如視頻放大器、通信系統(tǒng)）時(shí)，需保證運(yùn)放的壓擺率足夠高，以支持目標(biāo)頻率和信號(hào)幅度。
2.在低速應(yīng)用（如音頻放大器）中，滿功率帶寬通常不成為主要限制，但壓擺率仍需滿足基本響應(yīng)要求。
3.溫度會(huì)影響壓擺率，高溫會(huì)降低運(yùn)放內(nèi)部晶體管的遷移率，導(dǎo)致電路響應(yīng)速度變慢，從而降低壓擺率，所以我們看規(guī)格書時(shí)注意規(guī)格書里壓擺率的測(cè)試溫度。
4.放大器上升、下降過(guò)程中的壓擺率可能不同，看運(yùn)放規(guī)格書的時(shí)候要注意這點(diǎn)。
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