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【漏风书场】运放波形失真之压摆率

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楼主
本帖最后由 wolfe_yu 于 2021-5-24 20:59 编辑

#申请原创#@21小跑堂


科普贴——运放压摆率


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。

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?

启动时,一二三,你往前冲,费了老大劲,跑了很远,车才慢腾腾的动起来,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。

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。

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:

  
再定义一个压摆率SR公式:


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。

除了压摆率,还有什么因素会影响运放呢?还有很多很多,比如增益带宽积,失调电压……
这是一个给刚接触运放,又无从下手的技术小白看的那种纯科普,技术大婶请自行略过!我是漏风茶社小狼。

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21小跑堂 打赏了 30.00 元 2021-05-28
理由:恭喜通过原创文章审核!请多多加油哦!

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BryanChang 2021-5-30 19:07 回复TA
楼主棒棒的,加油! 
沙发
蒋春连| | 2021-5-25 22:12 | 只看该作者
顶起

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板凳
AppleOrigin| | 2021-6-1 22:39 | 只看该作者
写的什么东西啊,不伦不类

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地板
wolfe_yu|  楼主 | 2021-6-2 06:05 | 只看该作者
AppleOrigin 发表于 2021-6-1 22:39
写的什么东西啊,不伦不类

对不起啊,这些作品都是小儿科,纯科普,上不得台面。
不太适合大神、学究,不喜勿喷。
要看或发此类**,建议出门左拐,SCI。

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5
Siderlee| | 2021-6-12 20:08 | 只看该作者
这个不错  论坛这个激励应该多多给

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两只袜子| | 2021-6-14 19:54 | 只看该作者
进来了不管怎样都得帮忙顶一下

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7
a752423208| | 2021-6-21 10:06 | 只看该作者
这个是上升沿的关系吗?是内部电容引起的吗?这个电容能消除或者忽略吗?SR数字是大还是小比较好呢?

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wolfe_yu|  楼主 | 2021-6-21 11:41 | 只看该作者
a752423208 发表于 2021-6-21 10:06
这个是上升沿的关系吗?是内部电容引起的吗?这个电容能消除或者忽略吗?SR数字是大还是小比较好呢? ...

       Cc电容,准确来讲叫(密勒电容/米勒电容/Miller Capacitance),是跨接在放大器(放大工作的器件或者电路)的输出端与输入端之间的电容。密勒电容对于器件或者电路的频率特性的影响即称为密勒效应。
       密勒效应是通过放大输入电容来起作用的,即密勒电容C可以使得器件或者电路的等效输入电容增大(1+Av)倍,Av是电压增益。因此很小的密勒电容即可造成器件或者电路的频率特性大大降低。
      采用平衡法或中和法可以适当地减弱密勒电容的影响。中和方法即是在晶体管的输出端与输入端之间连接一个所谓中和电容,并且让该中和电容上的电压与密勒电容上的电压相位相反,使得通过中和电容的电流恰恰与通过密勒电容的电流方向相反,以达到相互抵消的目的;当然,为了有效地抑制密勒效应,即应该要求中和电容与密勒电容正好完全匹配(实际上,由于作为密勒电容的晶体管输出电容往往与电压有关,所以很难完全实现匹配,因此需要进行多种改进)。
       从理论上来讲,肯定是SR的数值越大,性能越好,当然,价格也就越贵。

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