关于压摆率的问题

[复制链接]
11417|118
手机看帖
扫描二维码
随时随地手机跟帖
bendashi|  楼主 | 2014-7-17 16:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
虽然厂家的datasheet,很负责,总是给出最坏情况的压摆率,但这里依然存在问题。

小信号的压摆率是远远大于大信号的压摆率的。

那么小信号带宽毫无疑问也是远远大于大信号的。

datasheet给出的频率特性,其实是大信号的。在一定的电源电压下。

但这不是小信号特性,因为小信号特性,与电源电压无关。

然而频率特性只能是小信号的线性电路特性,而不可能是在定的电源电压情况下测试。

一个大信号的非线性电路,频率特性,概念已经出现了错误。

只有小信号才有频率特性,大信号的理论上,根本没有频率特性,有也是个非线性的,这没有意义。

因为目前没有人研究,模拟电路,非线性的频率特性,不像线性电路,小信号电路的诸多对应关系。

相关帖子

manbo789| | 2014-7-17 16:49 | 显示全部楼层
“小信号的压摆率是远远大于大信号的压摆率的”,不对吧,

使用特权

评论回复
xukun977| | 2014-7-17 16:54 | 显示全部楼层
基本概念一片模糊!
整篇都是"大/小信号"字眼,请问何谓大小信号?

使用特权

评论回复
bendashi|  楼主 | 2014-7-17 18:08 | 显示全部楼层
OPA340的SR为6V/us,在如图测试条件下。

右边的图,可以看出SR约为8V/us,与6V/us比较接近。

而左边的小信号相应,SR则大的多。

可以到上百V/us。

所谓小信号,在这里,虽然datasheet也没有说,但肯定是运放不饱和的输出状态。

而右边的大信号响应,输出是受制于电源电压限制的饱和方式,SR大幅减小。

小信号特性,如果可以保证运放不饱和,那么就是真实的小信号特性。

而此时的SR之大,令人发指。

所以,也就不难看出,电源电压越高,就越接近小信号特性,SR也会随着电源电压的增大而增大。

这是个简单的道理,但教科书是从来说明的。

因为教科书作者,也意识不到这个问题。


Snap1.gif

使用特权

评论回复
bendashi|  楼主 | 2014-7-17 18:34 | 显示全部楼层
所以,很明显,OPA340的小信号频率特性,其带宽之大,依然是令人发指的。

绝不可能是4M左右。

对于4M带宽的运放,其电压跟随器方式,最大频率的输入可以到4M的正弦波信号。

而4M的正弦波信号,SR与幅度相关 ,幅度大,则SR也大。

带宽大,则SR大,幅度大,则SR更大。

正弦信号,f(t)=A*sin(wt),求导得到,Acos(wt)*w。

导数就是SR=A*cos(wt)*w。

t=0时,SR=A*w=2pi*f*A。

所以,很清楚,带宽大,幅度大,则SR大。

一个4M带宽的运放,如果A=1V,SR=6.28*4*10^6*1约为24V/us。

与6V/us相差甚远。

所以其频率特性,很可能就是大信号的,而小信号的。




使用特权

评论回复
bendashi|  楼主 | 2014-7-17 18:37 | 显示全部楼层
如果输入电压是4V,电压跟随器方式,即使4M带宽,sr也是近100V/us。

但实际上才8V/us,可见电源电压的限制,对于SR有多么大的影响了。

使用特权

评论回复
bendashi|  楼主 | 2014-7-18 00:19 | 显示全部楼层
GavinZ 发表于 2014-7-17 23:47
我的天呐!
你从datasheet上的图看出来,小信号压摆率更大?咋看地呀?
你这计算过程也不对呀!!! ...

看的是斜率。

计算过程哪里不对了?

使用特权

评论回复
bendashi|  楼主 | 2014-7-18 00:33 | 显示全部楼层
根据SR=A*w=2pi*f*A的公式,就可以得出结论,SR绝非一成不变。

手册中给出一个SR数据的做法,也没有什么代表性。

人们都把SR当作的固定不变,而计算所谓的全功率带宽。

但其实不是那么回事。

理论上的SR就是这样。

但实际的运放的SR,受制于内部电路,最大的上升率存在一个最大值,并定义为SR,但真正的SR是随频率和幅度变化的。

内部补偿电容的作用是为了稳定性,这个电容决定了带宽。

而带宽和幅度决定了SR,带宽一定时,决定了最大幅度。

使用特权

评论回复
maychang| | 2014-7-18 00:58 | 显示全部楼层
楼主不用梨花体了,也似乎是在讨论问题了,应该鼓励

sine mul.PNG
红色和蓝色线是同频同相两个正弦信号,红色幅度较大,蓝色幅度较小。
1为红色信号的最大斜率,2为蓝色信号的最大斜率。
1和2,哪个斜率更大?

使用特权

评论回复
评论
captzs 2014-7-18 10:54 回复TA
红蓝波形频率一样,斜率也一样,与幅度无关,条件一样才可比对。如果将蓝色波形的幅度放大到与红色波形一样必定重叠。 
凉凉| | 2014-7-18 10:27 | 显示全部楼层
本帖最后由 凉凉 于 2014-7-18 10:54 编辑

压摆率SR是运放的指标,和运放的电流和电容相关。 当运放的电流不足以满足信号的斜率的时候,这个时候电路的管子并不处于正常工作状态,电路的速度受电路的电流控制。信号的斜率与频率和幅度相关。

你的例子上,用的是阶跃信号。受到压摆率的限制不是因为高电平,而是阶跃信号的斜率。在运放的共模输入范围内,用同样的高电平的斜率满足要求的斜坡信号就不会有压摆率的限制。 同样,即使是小的正弦波,如果频率很大,超过了压摆率限制,一样会被压摆率限制。

我们分析小信号模型的小信号,是理想的小信号。模型下是在工作点上,这个小信号不会引起任何非法状态,实际上不是这样的。只要有信号,总会引起其他的影响。小信号只是一种近似。

使用特权

评论回复
captzs| | 2014-7-18 10:40 | 显示全部楼层
   首先要明确,SR=2pifVpk这个关系式是计算正弦波的斜率,不是计算运放块的压摆率。运放块选用的压摆率大于关系式计算出斜率值,输出信号才不会出现非线性失真。

使用特权

评论回复
凉凉| | 2014-7-18 10:47 | 显示全部楼层
本帖最后由 凉凉 于 2014-7-18 10:52 编辑
captzs 发表于 2014-7-18 10:40
首先要明确,SR=2pifVpk这个关系式是计算正弦波的斜率,不是计算运放块的压摆率。运放块选用的压摆率大 ...


。。。。。。可以不用SR么。。。很容易理解错误的

使用特权

评论回复
bendashi|  楼主 | 2014-7-18 11:22 | 显示全部楼层
这里需要说明的是,大信号,小信号。

以本人的观点,小信号是指的线性电路,与电源无关的。

而大信号是非线性的电路,与电源电压, 饱和等有关的。

datasheet中的大小信号,本大师只能认为,你的小信号,说的是输出不会饱和,也与电源无关的工作状态。

而你的的大信号,应该说的是,运放饱和,受制于电源电压限制,而导致的非线性工作状态。


但是,显然,opa340的这2张图,分明都是小信号的工作方式。

都是线性状态,这是通过其波形,就可以证明的。


也就是说,这2个都是小信号特性,其SR应该是一样的。


那么作为一个正常的做法,如果4V都是小信号的线性状态,那么更小的电压,就肯定是小信号方式了。

无需给出2个波形,而且还特意声称是,小信号的,和大信号的。

对于本大师来说,这迷惑性很强,小信号,打信号是2种不同的工作方法。

而datasheet中的,分明就是一种工作方式,都是线性的小信号方式。

这是多次一举,不知道厂家,到底想说明什么问题。

使用特权

评论回复
戈卫东| | 2014-7-18 11:26 | 显示全部楼层
跟我一样,数学老师死的早。

使用特权

评论回复
bendashi|  楼主 | 2014-7-18 11:28 | 显示全部楼层
GavinZ 发表于 2014-7-18 07:30
我觉得你也是看出来的。
我也看了一下,哪有你说的那么夸张啊,左边图电压摆幅200mV,时间怎么着也大于50 ...

上面说的很清楚了。

希望你能看懂。

对于本大师来说,特别是国外的东西,概念应该是清晰的。

国内的,你怎么胡说八道,本大师都可以置之不理。

但国外厂家的,运放里面,关于大小信号的问题。

应该说,本大师不得不批评国外的datasheet的这种做法。


大信号,是非线性的工作方式,小信号是线性工作方式。

既然你来个大信号波形,那么本大师,的确被误导为,你此时工作在非线性方式。


但其实,2种,都是线性方式。

本大师只能说,被误导了。


而且其带宽4M的问题,SR就是24V/us左右,与6V/us,完全对不上号。

这是个问题,或错误。


最后,你可以讨论问题,但不要人身攻击。

你应该心里很清楚,你到底从本大师这里学到了多少东西。

至少SR的计算公式,本大师不这里给出,你就不可能知道如何计算。

你还不承认吗?

要不你也给出SR的计算方法?

使用特权

评论回复
评分
参与人数 1威望 -10 收起 理由
PowerAnts -10
nethopper| | 2014-7-18 11:39 | 显示全部楼层
“小信号的压摆率是远远大于大信号的压摆率的”这个结论应该是楼主把左边那图纵坐标的单位看错了吧,左边图是每格50mV,右边图是每格1v,差20倍,因此若左图的X轴放大20倍,两图中的方波上升沿的斜率应该不会有太大差别。楼主公式推得倒是没错。DATASHEET上的带宽和SR同时起作用,当按带宽算出来的SR超过芯片最大SR时,那个带宽就无法实现。

使用特权

评论回复
westmas| | 2014-7-18 11:44 | 显示全部楼层
左图阶跃200mV ,右边阶跃4V,相差20倍。大信号上升下降约600ns。则200mV时间约30ns,与左图很接近哦。
所以大小信号的SR应该是差不多的哈。

使用特权

评论回复
captzs| | 2014-7-18 11:45 | 显示全部楼层
在比对同一个运放块的压摆率,用不同的幅度值信号,是不妥当的。10楼的图就是要说明这个道理,一样的斜率,不同幅度看起来的好像不一样。

使用特权

评论回复
nethopper| | 2014-7-18 11:48 | 显示全部楼层
10楼的图的斜率不一样,楼主的公式没错

使用特权

评论回复
bendashi|  楼主 | 2014-7-18 11:50 | 显示全部楼层
nethopper 发表于 2014-7-18 11:39
“小信号的压摆率是远远大于大信号的压摆率的”这个结论应该是楼主把左边那图纵坐标的单位看错了吧,左边图 ...

问题不是在这里。

而是,对于大小信号的问题。

大信号的非线性工作方式,必然导致,SR小于线性小信号方式的。

但其实,datasheet所谓的大小信号,都属于小信号的线性方式。

这是通过其波形性状看出来的。

如果是真正的概念清晰之人。

对于运放输入问题,即使你无法数学证明,你也应该通过实测知道,对于电压跟随器,输入电压在共模电压范围内,都是工作在小信号的线性方式。

至少对于OPA340的频率特性形状的来说,是正确的。

NE5532之类的,还不太好说。

基于如上事实,其实,这张图,即使其他运放,也都给出,误导了本大师很长时间了。

本大师一直认为,大信号的,工作在非线性方式。

从而被其坐标所误导。

事实上,给出2个波形,都工作在小信号方式,不仅SR是一样的,而且,这样做,毫无道理。

本大师有理由怀疑,datasheet的作者,是否真懂何谓大小信号的问题。

一个输入4V,一个输入0.2V,前者是大信号,后者就是小信号吗?

如果datasheet是这么认为的,那么,你不仅误导了本大师,而且,本大师还无法认为你概念正确。

可以说,此类运放,在输入接近电源电压范围内,都是小信号工作方式。

一个图足以说明问题,给出2个,而且还声称大小信号,本大师只能认为其概念错误。

使用特权

评论回复
发新帖 我要提问
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

1

主题

118

帖子

0

粉丝