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转换速率

[日期:2015-11-01] 来源:  作者: [字体: ]

 

       转换速率(SR)是运放的一个重要指标,也称压摆率,单位是V/μs。

      该指标越高,对信号的细节成分还原能力越强,否则会损失部分解析力。运放转换速率定义为,运放接成闭环条件下,将一个大信号(含阶跃信号)输入到运放的输入端,从运放的输出端测得运放的输出上升速率。由于在转换期间,运放的输入级处于开关状态,所以运放的反馈回路不起作用,也就是转换速率与闭环增益无关。转换速率对于大信号处理是一个很重要的指标,对于一般运放转换速率SR<=10V/μs,高速运放的转换速率SR>10V/μs。高速运放最高转换速率SR可达到6000V/μs。这用于大信号处理中运放选型。

  瞬态互调失真除了由放大器大环路负回输的时间延迟引发外,放大器速度不够快也是一个重要的原因,如果放大器的速度够快的话即使在同样负回输条件下,瞬态互调失真度也可以降低。放大器的速度是一个通俗的形容,正确的说法应该是指放大器的瞬态响应能力(Transient Response)。在控制理论中,瞬态响应和频率响应是衡量系统性能的两大方法。它们的优点是不需经详细了解整个系统的详细数学模型,只需要根据系统对特定输入讯号的响应曲线介可估算出系统对特定输入讯号的响应曲线便可估算出系统的特性,从而作出补偿或改善。但相反来说,如果我们知道某个系统的数学模型,也可以不经测试就估算出该系统的响应模式。

  对于精确度要求不高的系统,我们可以选择性地采取瞬态响应法或频率响应法去评估系统性能,而对于要求高的系统,两者都必须加以考虑。作瞬态应测试时常用的讯号是单位阶跃函数(Step Signal)和单位脉冲函数(Impulse)。为方便起见,放大器测试多用前者的特殊形式:方波/。一个较为理想的方波含有一个速度极高的电压上升沿和降沿,用来测试放大器的瞬态响是非常合适的。

  衡量放大器的响应速度一般是用电压转换速率(Slew Rate,台湾称“回转率”)。其定义是在1微秒时间里电压升高幅度,如果以方波测量的话则是电压由波谷升至波峰所需时间,单位是V/u s,数值愈大表示瞬态响应度越了,高性能放大器的转换速率一般都可以做到25V/u s以上。

  提高瞬态响应度最简单接的办法是选用高频特性好的零件。也可以用适当的环路负回输来改善,这似乎是一个自相矛盾的做法,但事实不然,瞬态互调失真只是当讯号速度超过放大器的瞬态响应能力范围之外才会发生。

  除了瞬态互调失真外,过快的讯号也会产生另一种失真现象,叫做铃振(Ringing),两者的本质相同。当输入讯号速度快而幅度小时,首先出现的是铃振现象,只有当这个讯号的速度快至某个程度时才会出现瞬态互调失真,然而当讯号速度快兼幅度大时,铃振没有发生便已进入瞬态互调失真状态。最容易引发铃振现象的讯号就是各种各样的速度快但幅度小的高频干扰噪音,这就是为什么音响设备要有完善的抗干扰措施的原因之一。


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