笔者在技术支持过程中,常常遇到工程师质疑放大器的增益带宽积参数“掺水”啦!!!设计中明明预留很大余量,但是电路的输出波形依然出现失真的情况。其实,在交流信号调理电路的带宽评估中,应该区分对待输入信号是小信号,还是大信号。如果输入信号是小信号使用增益带宽积参数是合理的,而当输入信号为大信号时,还使用增益带宽积参数进行评将会导致设计缺陷。本篇将通过一个实例分析,压摆率与大信号带宽(满功率带宽)的关系,以及一种快捷仿真满功率带宽的方式。
01 压摆率定义
压摆率(Slew Rate,SR)定义为由输入大信号阶跃变化引起的输出电压变化率,常用单位是V/μs。如图2．125,在缓冲器电路的输入端提供一个由最低输入信号到最高输入信号的阶跃变化Vin,放大器受到压摆率参数的影响,输出信号Vo对于大信号的响应以最快的变化速率(dV/dt)上升,直到输出信号达到与输入信号等幅值。
图2．125 压摆率参数工作示意图
应当注意放大器上升、下降过程中的压摆率可能不同,以及压摆率参数的测试条件。如图2．126,在±5V电源供电,增益为1倍的电路中,ADA4807输出5V阶跃信号。在信号的上升沿,从峰值的20%提高到80%时,压摆率(SR+)为225V/μs。在信号的下降沿,从峰值的80%下降到20%时,压摆率(SR-)为250V/μs。
图2．126 ADA4807动态性能参数
在数据手册中,没有明确提供压摆率参数的放大器,可以使用大信号瞬态响应图。如图2．127,估读Δt、ΔV,按照压摆率定义估算压摆率的范围。
图2．127 ADA4807大信号瞬态响应
