運放塊壓擺率單位增益頻寬和邏輯器件傳輸延時

　　文章原創作者captzs，希望此帖對大家有用。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/282302.htm

　　1)，運放塊壓擺率(SR)：運放塊單位時間輸出電平變量。

　　SR=2πfVpk公式計算正弦波的升降沿斜率，作為選擇運放塊壓擺率參數的依據，公式推導：

　　

 

　　那麼三角波和矩形波/梯形波電路如何計算?

　　1-1)，波形對稱的三角波(圖紅線)電平從0上升到Vpk,所用時間(t2-t1)=1/4周期，因為周期T=1/頻率f，所以，上升斜率=Vpk/(1/4T)=4×f×Vpk，即計算運放塊工作於三角波線性電路壓擺率公式：SR=4×f×Vpk。壓擺率少於此公式的計算值，輸出信號就失真如綠線。

　　波形不對稱的三角波，則要參照梯形波計算方法。

　　

 

　　1-2)矩形波/梯形波壓擺率

　　無論頻率多少，理想矩形波前後沿垂直，無限大壓擺率的運放塊輸出信號才不失真;而梯形波，運放塊壓擺率不小於其前後沿斜率，輸出信號才不失真。只能用SR=Vpk/(t2-t1)公式。如圖前後沿斜率對稱梯形波(紅線)，上升沿從0至1V所用時間10ns，則斜率=1e+8v/s。小於此壓擺率，波形失真如圖綠線。

　　前後沿斜率不對稱時，壓擺率的計算要就高者。

　　

 

　　1-3)壓擺率幾個注意事項

　　AA)上述公式計算結果是運放塊線性工作的最低壓擺率。

　　BB)度量條件一樣的壓擺率才可比對。

　　CC)運放塊壓擺率不隨放大倍數改變。

　　DD)運放塊的壓擺率大於輸入信號斜率，輸出波形斜率同輸入信號。

　　EE)運放塊的壓擺率小於或等於輸入信號斜率，輸出波形斜率同壓擺率。

　　2)運放塊單位增益頻寬(DB)

　　單位增益頻寬是增益為1的增益頻寬積，增益頻寬積是固定值，增益越大，單位增益頻寬越小，要根據運放塊放大倍數選擇單位增益頻寬。如果選擇小單位增益頻寬的運放塊，輸出波形就非線性「失真」。

　　仿真測試，輸入10mv/1MHz(1e+6)正弦波(圖紅線)，壓擺率設置默認，取單位增益頻寬1e+6Hz運放塊接成跟隨器，輸出信號如圖1:1綠線，明顯失真。頻寬大至1.5e+7Hz ，目視輸出信號才不失真，如圖1:15黑線重疊於紅線。但是，梯形波電路，單位增益頻寬最少是輸入信號的40倍(黑線重疊於紅線);矩形波電路，最少100倍，目視輸出信號才不失真，即使選擇較大壓擺率也無濟於事。

　　

 

　　3)邏輯器件的傳輸延時：分上升和下降延時，輸入信號加到諸如門電路、施密特、RS、JK等觸發器的輸入端，其輸出信號電平從低電平(一般是0)上升規定值所用的時間叫上升延時;而輸出信號電平從規定值下降到低電平(一般是0)所用的時間叫下降延時。

　　AA)傳輸延時極小的器件，可以將輸入信號整形成為矩形波。

　　BB)輸出信號波形特徵由傳輸延時參數決定。

　　CC)設定延時參數得到對應的定時。

　　DD) 寬度小於傳輸延時的脈衝會被濾掉。

　　EE)利用上升和下降延時不對稱器件完成特殊功能。

　　4)壓擺率與單位增益引起的非線性特徵及其運用

　　如下圖，正弦波(紅線)經壓擺率較小的運放塊，輸出波形(黑線)，除了移相、幅度縮小外，其升降沿成了斜直線;矩形波(紅線)則前後沿斜率變緩或者變成三角形(黑線)。

　　

 

　　如下圖正弦波(紅線)經單位增益頻寬較小的運放塊輸出波形(綠線)，保持原形移相但幅度明顯縮小, 單位增益頻寬更小時就如黑線;梯形波(紅線)則象阻容移相/積分一樣。

　　

 

　　了解其波形特徵，便可正確運用：

　　AA) 壓擺率適度小而單位增益頻寬足夠大(太小則輸出波形前後沿成弧線)的運放塊跟隨器，可以將矩形波轉換為梯形波或三角波;數個跟隨器連用則成為正弦波。

　　BB)壓擺率和單位增益頻寬適度小的運放塊跟隨器，等效於濾波器抑制窄脈衝和高頻信號。

　　CC)單位增益頻寬小的高倍放大運放塊，等效於RC積分電路，多級連用更佳。

　　DD)當發現線性運用運放塊輸出信號失真，對照上波形圖判別那個參數選擇錯。