运放波形失真之压摆率科普,技术小白必须掌握


日前 , 有客人问小狼 , 说选的一颗运放 , 拿来做传感器小信号放大 , 输出波形明显不对 , 会不会买到歪货了 , 叫小狼帮忙确认一下 。 小狼问客人 , 哪儿不对?客人说 , 你看我这波形 , 我做一个小信号放大 , 放大倍数也不多 , 怎么输出波形它就走样了?我明明要个方波 , 怎么放个大 , 出来就变梯形波了?为了验证不是饱和引起的 , 特意做成跟随器 。
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小狼看也懵圈了 , 特意打电话给砖家(专家)咨询一下 , 叫兽(教授)一看 , 你这个明显是压摆率太小 , 爬升速度慢 。 压摆率是个啥 , 那爬升速度又是啥?能把我弄明白不?专家问 , 小时候玩过弹簧拉小车吗?
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启动时 , 一二三 , 你往前冲 , 费了老大劲 , 跑了很远 , 车才慢腾腾地动起来 , 再隔一会 , 车子终于可以跟你同步了 , 往前走 , 不要停……只要你走的路程足够长 , 陪你走到天长地久 , 启动时间那都不算事 , 可以忽略不见 , 要是车子还没有完全启动 , 你就来个突然停车 , 会咋样?我敢打赌 , 车子会继续往前滑 ,要是不小心 , 肯定会把你摔个半身不遂 。 运放步调不一致 , 会怎样 , 直白点叫卡顿 , 用砖家(专家)的话说 , 这叫畸变 , 我要一个正弦波 , 你却跟我出一个三角波 , 波都变形了 , 这就是畸变;用图来表示 , 畸变的波形大概是下面这样的 。
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回到我们的运放 , 砖家(专家)帮我画了个运放的内部结构模型图 , 大概是下面这个样子的 。
【运放波形失真之压摆率科普,技术小白必须掌握】
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从上面这个图来看 , 运放内部会寄生一些电容 , 这些寄生电容又主要限制在内部第二级的Cc电容上 , 这就导致输出电压Vout上升是有坡度的 , 这个电容决定着运放的坡度大小 , 按照数学公式来算:
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再定义一个压摆率SR公式:
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按照这个定性公式 ,SR越大 , 输出响应Vout就越快 , 爬升速度杠杠的 。 再回到开头那个客人提出的问题 , 原来是压摆率太小 , 响应速度慢 , 输出跟不上输入的变化节奏引起的 , 所以选运放 , 一定要看SR的参数 。