关于压摆率的问题

-17 · 2014-7-17 16:06

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。

1万 · 2014-7-17 16:49

“小信号的压摆率是远远大于大信号的压摆率的”，不对吧，

2万 · 2014-7-17 16:54

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？

-17 · 2014-7-17 18:08

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。

-17 · 2014-7-17 18:34

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。

-17 · 2014-7-17 18:37

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。

-17 · 2014-7-18 00:19

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？

-17 · 2014-7-18 00:33

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。

3万 · 2014-7-18 00:58

楼主不用梨花体了，也似乎是在讨论问题了，应该鼓励

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？

只看该作者 · 2014-7-18 10:27

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。

1万 · 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于关系式计算出斜率值，输出信号才不会出现非线性失真。

只看该作者 · 2014-7-18 10:47

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

-17 · 2014-7-18 11:22

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。

1万 · 2014-7-18 11:26

跟我一样，数学老师死的早。

-17 · 2014-7-18 11:28

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？

只看该作者 · 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。

只看该作者 · 2014-7-18 11:44

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。

1万 · 2014-7-18 11:45

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。

只看该作者 · 2014-7-18 11:48

10楼的图的斜率不一样，楼主的公式没错

-17 · 2014-7-18 11:50

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。

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