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运算放大器转换速率与功率带宽

上述最终一个特性是转换速率。它是运放输出电压变化的最大速率。图13－16显示了输入阶跃电压时发生的现象，由于输入信号变化太快，受运放内部RC时间常数的限制，输出端不能跟随输入电压变化。转换速率是在给定的时间内输出电压转变的伏特数即SR=Δu/Δt。对运算放大器，转换速率的时间单位常用微秒。有些运放的转换速率是0.04V/μs，另外一些是70V/μs,有些运放采纳了不同电路原理和特别制造工艺其转换速率达到很高的值，如AD9610，它的SR=3500V/μs，CLC220，它的SR=7000V/μs。

在高频工作时，转换速率是一个重要因素。某些运放不能快速转换以重现输入信号。图13－17显示了一个转换速率失真的例子。

当集成运放输出电压为不失真电压，即uo(t)=Vpsinωt，uo(t)随时间的最大变化率是：

其意义如图13－17（a），正弦波在过零点电压有最大的变化速率，为了使输出信号不失真，电压最大的变化率不能大于运放的转换速率。这样我们可知转换速率对最高工作频率的限制。

ωmaxVp≤SR或者fmax≤SR/6.28×Vp，这里的SR是转换速率，单位是V/μs，Vp是输出电压的峰值，单位是V。

留意图13－17（b），输入信号是正弦波而输出信号是三角形，直线的斜率代表转换速率SR。对于一个线性放大器，输出的信号应当与输入信号有同样外形。任何偏离被称作失真。

除引起失真以外，转换率还可能阻挡运算放大器产生最大的输出电压摆幅。大信号比小信号受更多的限制。打算因素是信号频率，输出信号幅度，和运放转换速率。

运放的功率带宽

象LM741C通用运算放大器在15V电源时能够产生13V的最大峰值的输出信号。假如它的转换速率是0.5V/μs，让我们看一下正弦波的最大频率是多少？

6.12kHz被称作运放的功率带宽。假如正弦输入信号频率明显大于6.12kHz，而且输入信号幅值大得足以驱动输出信号到13V。将有两件事情发生，（1）输出信号消失失真；如图13－17（b）所示（2）输出振幅的峰值将比13V小。

例1

计算高速运放AD9610的功率带宽，它的SR=3500V/μS，假定运放输出信号峰峰值是20V。已知转换速率是3500V/μS，峰值是峰峰值的一半，应用公式：

55.73MHz的功率带宽是很宽的，这种运放常用于放大视频信号等高频、高速信号。

表1运放性能示例：

器件

特点

Au/dB

Zin,Ω

CMRR,dB

带宽

MHz

转换率

V/μs

TL070

BIFET低噪声

106

1012

86

3

13

TL080

BTFET低功率

106

1012

86

3

13

TLC277

CMOS

92

1012

88

2.3

4.5

LM308

高性能

110

40×106

100

1

0.3

LM318

高性能

106

3×106

100

15

70

LM741C

通用

106

2×106

90

1

0.5

TLC27L7

CMOS低电压

114

1012

88

0.1

0.04

典型运放如LM741

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