广告

经常被误解的运放压摆动作

2020-04-25 Bruce Trump 资深模拟工程师 阅读:
运放的压摆动作经常被误解。压摆率是一个内容较多的话题,我们需要将它进行分类讨论。

运放的压摆动作经常被误解。压摆率是一个内容较多的话题,我们需要将它进行分类讨论。5Btednc

运放输入级电路的两个输入端之间的电压通常非常小------理想情况下为零,对吗?但是,输入信号突然地改变会短暂打破反馈回路的平衡,在运放的输入端产生一个误差差分电压。这将会导致运放的输出产生变化来校正输入端的误差电压。误差电压越大,输出端电压变化得越快,直到输入端的差分电压足够大从而使得运放产生压摆。5Btednc

如果输入足够大的信号,意味着加速器已经踩到了底,输出信号不可能变化得更快了。更大的输入并不会使输出变化得更快。图1用一个简单的运放电路解释了这个原因。闭环回路上有一个恒定的电压,使得运放输入端之间的电压为零。输入级的两个输入端之间是平衡的并且电流IS1相同地分配到三极管的两个输入端。对于该电路,当输入信号Vin是大于350mV的阶跃信号时,电流IS1只流向输入差分对管的一个三极管,该电流对米勒补偿电容C1充电或者放电。输出压摆率SR是IS1对C1充电的比例,等于IS1/C1。5Btednc

5Btednc

当然,有各种各样的运放电路来改善压摆率。有压摆增强电路的运放用来检测这种过载条件并且获得更多额外的电流来给C1快速充电,但是在这种情况下,压摆率还是受限制的。正端和负端的压摆率可能不完全相同。在这种简单的电路中,正端和负端的压摆率是接近相等的,但是在不同的运放中,这可能会随之变化。输入级的压摆信号(本设计是350mV)可以从100mV到1V或者更多,这取决于不同的运放。5Btednc

但是输出端的压摆不能响应输入信号的改变。输入端过载时,输出端不能随之发生变化。但是一旦输出电压接近其最终值,输入端的误差电压重新出现在线性区,变化率逐步减小,最终得到一个平滑的稳定值。5Btednc

在运放压摆时,并没有内在的错误------对速度没有减小或提升。但是为了避免正弦信号的严重失真,信号的频率和输出信号的幅度必须有一定的限制以保证输出信号的最大斜率不会超过运放的压摆率。图2中,正弦信号的最大斜率是正比于幅度Vp和频率的。如果压摆率较小(小于所需压摆率的20%),输出信号将会失真,类似于一个三角波。5Btednc

5Btednc

对运放的压摆率来说,幅度较大的方波信号有非常陡的上升沿和下降沿。最终,一部分上升和下降沿被平滑为运放的小信号,如图1所示。5Btednc

在同相电路中,不管增益是多少,350mV的输入阶跃信号将会使运放产生压摆。5Btednc

图3显示了输入信号为1V,增益分别为1,2,4时运放的压摆。在不同的增益下,压摆率是相同的。增益为1时,输出波形最终转换为350mV。在增益为2和4时,小信号的比例随之变大,因为反馈到反向输入端的误差信号被反馈网络衰减。如果增益大于50,该运放可能不会压摆因为350mV的输入阶跃信号将会使输出饱和。5Btednc

5Btednc

压摆率的单位通常是V/us,也许是因为早期的通用运放的压摆率在1V/us左右。高速的运放有1000V/us的压摆率,但是你很少看见它被表达为1kV/us或者1V/ns。而且,低功耗的运放可能写为0.02V/us,而不写为20V/ms或者20mV/us。并没有很好的原因来解释,这只是我们衡量压摆率的一种习惯。5Btednc

查看更多请点击:《看一个TI老工程师如何驯服精密放大器5Btednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 泰克在其屡获大奖的高性能示波器中增加5G功能 工程师可以使用最新5G软件,在一台示波器上诊断复杂的信号交互,减少麻烦的仪器之间关联需求。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:低压高速比较器GS87 低功耗超高速GS8743系列比较器,集成了内部迟滞,优化的系统供电范围。具有快速响应、低功耗、低输入失调电压和轨对轨输入输出等特点。内部输入迟滞消除了由于外部输入噪声电压造成的输出切换,工作温度范围为-40℃至+85℃。GS8743系列比较器工作电压为2.7到5.5V,最大输入失调电压为5mV,每通道静态电流为1.3mA,响应时间为6ns。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:车规级数字通讯隔离 Chipways汽车级电池组隔离器XL8820系列产品是同时满足AEC-Q100汽车可靠性标准和ISO 26262汽车功能安全标准的车规级隔离式通讯接口芯片。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:数字隔离器Pai122M3 荣湃数字隔离器产品采用自主知识产权的智能分压技术开发设计而成,相比同类隔离产品,该专利技术可以实现更低的功耗,更高的速率和更优的时序特性。智能分压技术相比传统隔离传输技术,采用更简洁的电路架构实现更优的隔离传输性能,采用智能分压锁存放大模块电路,替代传统架构中的高频发生电路,高频调制电路和高频解调三部分电路,因此芯片面积只有传统架构芯片面积的1/2~1/3。
  • VIAVI携手罗德与施瓦茨推出O-RAN无线单元一致性测试解 O-RU测试管理器结合双方的测试解决方案,提供统一的用户体验
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:基于CMOS+MEMS技术 以下5项维度,向电子工程师和评审专家详细介绍中科银河芯的温湿度传感器芯片产品的技术创新情况。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:多模无线连接智能语 BL606P是博流即将推出的新产品,具有以下特点:单天线集成WI-FI、BLE、BT、Zigbee、Thread等多模无线协议,其集成度属于行业首款;集成双核RISC-V,集成AI语音以及麦克风阵列语音Codec,以及支持彩屏显示;支持最新的Matter协议,包括设备和网关
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:炬芯科技蓝牙收发一 炬芯科技ATS2831采用蓝牙5.3双模配置,支持最新的蓝牙标准,集成了蓝牙射频(RF)和基带、电源管理单元(PMU)、音频编解码器及微控制单元(MCU)等模块,集蓝牙发射和蓝牙接收功能于一体,规格完整,性能领先。发射支持双连(同时连接两个蓝牙音箱或蓝牙耳机),支持linein、USB 、SPDIF(光纤或同轴)、I2S、MIC、SD/MMC、SPI等多种音频输入源,支持全格式音频解码,支持屏显,兼容市面主流蓝牙音箱和蓝牙耳机,支持AG 16K高清通话,兼容win7/10/MAC等多种主流操作系统和主流通话软件,HFP通话端到端(dongle到音箱整个链路)延时低至60ms,经典蓝牙模式下端到端整个链路延时可以低至30ms以下,处于业界领先水平。支持双向高清语音同时传输。已大量应用于蓝牙收发一体dongle,电竞耳机,游戏机dongle,会议音箱dongle,话务耳机dongle和无线麦克风相关产品,并被绿联,安可创新等知名品牌采用。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:炬芯科技蓝牙耳穿戴 ATS3019E支持蓝牙5.3双模配置,发射功率最高达11dBm,接收灵敏度-96dBm,有效地提升了音频连接的稳定性。在常规音频播放的情况下空载功耗低至5.xmA,同时支持低延时模式。ATS3019E搭载双麦ENC算法(环境噪声消除技术),大幅提升了终端用户的通话体验。是目前市场上针对品牌客户标准版产品具有竞争力的解决方案。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:射频前端芯片模块AT 自主设计的UWB射频前端芯片可为客户大量节省开发时间和成本,混频器芯片已经在小基站实现国产替换;WiFi 6射频前端芯片已经流片,实现量产,助力客户实现国产替代。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:炬芯科技智能手表芯 炬芯科技智能手表ATS3085,是一颗高集成度的芯片。基于MCU+DSP的双核异构的架构,并加入图形加速引擎、Sensorhub模块、蓝牙射频(RF)和基带、电源管理单元(PMU)、音频编解码器、屏和传感器外设接口模块等,为智能手表量身打造。单颗芯片实现驱动显示屏,运行运动健康算法,蓝牙通话,本地解码,蓝牙推歌到TWS耳机等功能。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:Wi-Fi6+蓝牙物联网 ASR595X是一款低功耗、高性能、高度集成的IOT WiFi6 SoC 芯片。该芯片集成了 RF收发器,RISC-V MCU,多种外设接口,AOA/AOD,实时计数器(RTC)和完整的电源管理模块。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了