原创 运放块压摆率单位增益频宽和逻辑器件传输延时

  根据本人以前的帖整理修改

   运放块压摆率单位增益频宽和逻辑器件传输延时
       
1），运放块压摆率(SR)：运放块单位时间输出电平变量。
SR=2πfVpk公式计算正弦波的升降沿斜率，作为选择运放块压摆率参数的依据，公式推导：

那么三角波和矩形波/梯形波电路如何计算？
1－1），波形对称的三角波(图红线)电平从0上升到Vpk,所用时间(t2-t1)=1/4周期，因为周期T=1/频率f，所以，上升斜率=Vpk/(1/4T)=4×f×Vpk，即计算运放块工作于三角波线性电路压摆率公式：SR=4×f×Vpk。压摆率少于此公式的计算值，输出信号就失真如绿线。
   波形不对称的三角波，则要参照梯形波计算方法。

 
1－2）矩形波/梯形波压摆率
无论频率多少，理想矩形波前后沿垂直，无限大压摆率的运放块输出信号才不失真；而梯形波，运放块压摆率不小于其前后沿斜率，输出信号才不失真。只能用SR=Vpk/(t2-t1)公式。如图前后沿斜率对称梯形波(红线)，上升沿从0至1V所用时间10ns，则斜率=1e+8v/s。小于此压摆率，波形失真如图绿线。
   前后沿斜率不对称时，压摆率的计算要就高者。

 

 

 

1－3）压摆率几个注意事项
AA）上述公式计算结果是运放块线性工作的最低压摆率。
BB）度量条件一样的压摆率才可比对。
CC）运放块压摆率不随放大倍数改变。
DD）运放块的压摆率大于输入信号斜率，输出波形斜率同输入信号。
EE）运放块的压摆率小于或等于输入信号斜率，输出波形斜率同压摆率。

2）运放块单位增益频宽(DB)
单位增益频宽是增益为1的增益频宽积，增益频宽积是固定值，增益越大，单位增益频宽越小，要根据运放块放大倍数选择单位增益频宽。如果选择小单位增益频宽的运放块，输出波形就非线性“失真”。
仿真测试，输入10mv/1MHz(1e+6)正弦波(图红线)，压摆率设置默认，取单位增益频宽1e+6Hz运放块接成跟随器，输出信号如图1:1绿线，明显失真。频宽大至1.5e+7Hz ，目视输出信号才不失真，如图1:15黑线重叠于红线。但是，梯形波电路，单位增益频宽最少是输入信号的40倍（黑线重叠于红线）；矩形波电路，最少100倍，目视输出信号才不失真，即使选择较大压摆率也无济于事。

3）逻辑器件的传输延时：分上升和下降延时，输入信号加到诸如门电路、施密特、RS、JK等触发器的输入端，其输出信号电平从低电平(一般是0)上升规定值所用的时间叫上升延时；而输出信号电平从规定值下降到低电平(一般是0)所用的时间叫下降延时。
AA）传输延时极小的器件，可以将输入信号整形成为矩形波。
BB）输出信号波形特征由传输延时参数决定。
CC）设定延时参数得到对应的定时。
DD) 宽度小于传输延时的脉冲会被滤掉。
EE）利用上升和下降延时不对称器件完成特殊功能。

4）压摆率与单位增益引起的非线性特征及其运用
如下图，正弦波(红线)经压摆率较小的运放块，输出波形(黑线)，除了移相、幅度缩小外，其升降沿成了斜直线；矩形波(红线)则前后沿斜率变缓或者变成三角形(黑线)。

如下图正弦波(红线)经单位增益频宽较小的运放块输出波形(绿线)，保持原形移相但幅度明显缩小, 单位增益频宽更小时就如黑线；梯形波(红线)则象阻容移相/积分一样。

了解其波形特征，便可正确运用：
AA) 压摆率适度小而单位增益频宽足够大(太小则输出波形前后沿成弧线)的运放块跟随器，可以将矩形波转换为梯形波或三角波；数个跟随器连用则成为正弦波。
BB）压摆率和单位增益频宽适度小的运放块跟随器，等效于滤波器抑制窄脉冲和高频信号。
CC）单位增益频宽小的高倍放大运放块，等效于RC积分电路，多级连用更佳。
DD）当发现线性运用运放块输出信号失真，对照上波形图判别那个参数选择错。