Gustavo Castro

當(dāng)我們談?wù)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/放大器/" target="_blank">放大器的帶寬時(shí)，我們實(shí)際上是在談?wù)撌褂眯?a target="_blank">信號(hào)模型的放大器的頻率響應(yīng)。該模型的推導(dǎo)假設(shè)電路圍繞偏置點(diǎn)呈線性，或者換句話說(shuō)，其增益保持恒定，與施加的信號(hào)無(wú)關(guān)。如果信號(hào)足夠小，則模型工作得很好，并且無(wú)法檢測(cè)到其與現(xiàn)實(shí)的偏差。

每個(gè)人都喜歡使用此模型，因?yàn)樗?jiǎn)化了設(shè)計(jì)和分析過(guò)程。如果我們使用大信號(hào)模型——也就是說(shuō)，包括所有的非線性方程——電路會(huì)變得非常復(fù)雜，至少對(duì)于像我這樣的凡人來(lái)說(shuō)是這樣。1因此，小信號(hào)模型和正弦信號(hào)將復(fù)雜性提高到可管理的水平。

但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，即使是最小的實(shí)際信號(hào)也會(huì)使晶體管電路（例如運(yùn)算放大器）的偏置點(diǎn)發(fā)生一點(diǎn)變化。信號(hào)越大，就越難忽略非線性效應(yīng)，這最明顯地表現(xiàn)為失真。在某些時(shí)候，信號(hào)變得太快且太大，以至于放大器達(dá)到其壓擺率限值——相當(dāng)于放大器輸出的最大變化率，通常以伏特/微秒 （V/μs） 表示。當(dāng)壓擺率有限時(shí)，放大器落后，在信號(hào)開(kāi)始斜坡下降之前沒(méi)有達(dá)到信號(hào)峰值，總體結(jié)果是信號(hào)幅度小于預(yù)期。此時(shí)，放大器已接近大信號(hào)帶寬。通常，這種情況發(fā)生在低于小信號(hào)帶寬的頻率下，并且信號(hào)最明顯失真。但信號(hào)不會(huì)突然變成失真慘敗;相反，失真會(huì)隨著幅度和頻率的增加而逐漸增加。我們可以說(shuō)，當(dāng)失真超過(guò)系統(tǒng)可以容忍的范圍時(shí)，信號(hào)太大。

圖1.當(dāng)80 MHz放大器達(dá)到大信號(hào)帶寬條件時(shí)，輸出信號(hào)（紅色）不能再跟隨3 MHz輸入正弦波（綠色）。

那么，我們?nèi)绾沃婪糯笃鞯乃俣仁欠褡阋蕴幚硇盘?hào)呢？首先，像往常一樣，確保小信號(hào)帶寬足以獲得所需的增益。如果是，則在數(shù)據(jù)手冊(cè)中查找大信號(hào)帶寬規(guī)格（或曲線圖）。如果不可用，最簡(jiǎn)單的解決方案是轉(zhuǎn)到基礎(chǔ)知識(shí)并使用公式

SR [V/μs] = Peak_Amplitude × 6.28 ×頻率 [MHz]

一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是選擇壓擺率比所需高10×的放大器。然后，查看數(shù)據(jù)手冊(cè)上所需頻率和幅度下的失真曲線，以確保信號(hào)對(duì)于放大器來(lái)說(shuō)足夠小。

例如，ADA4807-1作為電壓跟隨器，采用±225 V電源供電時(shí)壓擺率為5 V/μs。即使放大器的小信號(hào)帶寬約為180 MHz，使用36 V p-p信號(hào)時(shí)，放大器也無(wú)法超過(guò)2 MHz。對(duì)于4 V p-p，相同的理論限值將降至約18 MHz。此外，壓擺率通常通過(guò)階躍測(cè)量，在該階躍下，內(nèi)部壓擺增強(qiáng)電路啟動(dòng)以改善建立時(shí)間，但對(duì)正弦信號(hào)的響應(yīng)實(shí)際上可能稍慢（數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)定大信號(hào)帶寬為28 V p-p時(shí)為2 MHz）。典型特性部分中的失真圖顯示了諧波失真隨頻率和幅度的增加而增加，從中可以確定是否可以獲取信號(hào)citius，altius和fortius（更快，更高，更強(qiáng)）。

審核編輯：郭婷