运放压摆率对信号失真度和信噪比的影响

压摆率（SlewRate）是反应运放动态性能的一项参数，压摆率越大说明运放的延迟越小，对阶跃信号的响应也越迅速。

详细的关于压摆率的成因和参数说明，详见TI的一篇文章：

http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/amplifiers/f/52/t/21086.aspx

本文着重介绍由于压摆率不够带来的失真及其影响。

信号的压摆率由下式给出

这实际上输入信号的一阶微分，则原始信号可以写成

运放的压摆率最大值为，则运放输出信号的压摆率将位于如下区间：

依照这个思路进行建模

其中，

原始信号为

限幅器值域位于 [-0.8,0.8]

添加零阶保持器是为了将连续信号转为离散信号。

运行仿真

原始信号波形

经过虚拟运放后的波形

在时域上，二者区别并不是十分明显。

原始信号频谱

经过虚拟运放信号频谱

从频域上看，有非常多的谐波。

下面定量计算总谐波失真（THD），以评价失真程度

原始信号的THD为-10.0244dB

经过模拟运放之后的THD为-10.0138dB

由于MATLAB默认取6次谐波，两者差距并不大。

再计算一下信噪比（SNR）

原始信号的SNR为292.05dB

经过模拟运放之后的SNR仅有58.0369dB

总结一下，运放的压摆率过低，会在大动态信号情况下增加系统噪声，而这一点在时域是很难直接看出来的。

在实际工程中，对于正弦信号，可由如下公式计算最小压摆率极限值，并取适当余量。

时间： 2024-10-07 05:25:46

运放压摆率对信号失真度和信噪比的影响的相关文章

运放参数解释及常用运放选型

集成运放的参数较多,其中主要参数分为直流指标和交流指标,外加所有芯片都有极限参数.本文以NE5532为例,分别对各指标作简单解释.下面内容除了图片从NE5532数据手册上截取,其它内容都整理自网络. 极限参数 主要用于确定运放电源供电的设计(提供多少V电压.最大电流不能超过多少),NE5532的极限参数如下: 直流指标 运放主要直流指标有输入失调电压.输入失调电压的温度漂移(简称输入失调电压温漂).输入偏置电流.输入失调电流.输入偏置电流的温度漂移(简称输入失调电流温漂).差模开环直流电压增益.

运放的带宽

1.运放的带宽简单来说就是用来衡量一个放大器能处理的信号的频率范围,带宽越高,能处理的信号频率越高,高频特性就越好,否则信号就容易失真,不过这是针对小信号来说的,在大信号时一般用压摆率(或者叫转换速率)来衡量 .2.比如说一个放大器的放大倍数为n倍,但并不是说对所有输入信号的放大能力都是n倍,当信号频率增大时,放大能力就会下降,当输出信号下降到原来输出的0.707倍时,也就是根号2分之一,或者叫减小了3dB,这时候信号的频率就叫做运放的带宽 .3.当输出信号幅度很小在0.1Vp-p以下时,主要考

你的运放会振荡吗

模拟设计师在设计放大器时花了很多功夫才使放大器能稳定工作,但在实际应用中又有许多情况会使这些放大器发生振荡.有许多种负载会使它们啸叫.没有正确设计的反馈网络可能导致它们不稳定.电源旁路电容不足也可能让它们不安分.最后,输入和输出自己可能振荡成单端口系统.本文将讨论引起振荡的一些常见原因以及相应的对策.     一些基本原理 图1a显示了一个非轨到轨放大器的框图.输入端控制gm模块,gm模块再驱动增益节点,最后经缓冲输出.补偿电容Cc是主要的频率响应元件.如果有接地引脚的话,Cc回路应该接到地.然

运放设计的十个大坑

1.运放十坑之轨到轨运放输出电压到不了电源轨的这种明坑踩了后,我选择了轨到轨的运放,哈哈,这样运放终于可以输出到电源轨了.高兴的背后是一个隐蔽大坑等着我: 看看我常用的某公司对轨到轨运放产品的介绍:“高速(>50MHz)轨到轨运算放大器支持以更低的电源电压.更接近供电轨的摆幅和更宽的动态范围工作.”看到没有:“以更低的电源电压.更接近供电轨的摆幅和更宽的动态范围工作.”“更接近供电轨的摆幅”“更接近”“接近”... 看一个轨到轨运放的手册:输出电压的确是到不了电源的5V,why?运放的输出级可以

运放相关知识3

一．单电源反相放大器 式中负号是指相位取反,当输入信号是关于0电位对称的三角波或正弦波时,在运放加入双电源并且能够正常工作的前提下,负号方可起作用.图中运放是以单电源形式连接的,其负电源输入端接地,从公式可以看出,当Uin为正值时,Uout为负值,但由于整个系统没有负电压,所以Uout也不能输出负电压.但当Uin为负电压时,Uout可以输出正常放大倍数后的正电压. R2为平衡电阻,用来减小输入偏置电流所带来的失调电压,通常取R1和Rf并联后的值(输出失调电压=输入失调电压*闭环增益). 运放输入

硬件十万个为什么——运放篇（四）微弱信号放大技巧

如何实现微弱信号放大? 传感器+运算放大器+ADC+处理器是运算放大器的典型应用电路,在这种应用中,一个典型的问题是传感器提供的电流非常低,在这种情况下,如何完成信号放大? 大多数检测固定频率信号(调制信号),可以通过信号的相干性进行检测.但是大多数场景传感器的信号是非调制信号,无法通过相干性进行算法检测. 通过电路设计如何提高信号的信噪比 另有工程师朋友建议,在运放.电容.电阻的选择和布板时,要特别注意选择高阻抗.低噪声运算和低噪声电阻.设计注意事项如下: 要点一.防止干扰: 1)电路设计时注

单电源运放添加偏置电压的原因

运放的特点是输出幅值不能超过电源电压的压差,对于传统单电源运放,如LM358,输出电压幅值不能达到电源电压上下限. 单电源运放工作时只能放大对地为正(同向输入)或为负(反向输入)的直流电压,若输入为对地的交流信号时,则只能放大正半波或负半波,另一半波会因为截止而产生严重失真. 为了得到不失真的交流放大信号,需要在输入端叠加一个偏置电压,一般为1/2 VCC. 若在运放的一端输入对地偏置1/2 VCC的信号,另一端接地,则在反向输入的情况下:理论输出为负,但在此情况下单电源运放的下限接近0V,因此

运放相关知识1

1.当逻辑门输出端是低电平时,灌入逻辑门的电流称为灌电流,灌电流越大,输出端的低电平也就会越高,但逻辑门的输出低电平是有一个最大值的,当灌电流大到一定值的时候,输出端的低电平就可能成为高电平,发生逻辑错误.TTL逻辑门的最大输出低电平不大于0.4v. 2.当逻辑门输出端是高电平时,从其中流出的电流称为拉电流,拉电流越大,输出端的高电平也就会越低,但逻辑门的输出高电平是有一个最小值的,当拉电流大到一定值的时候,输出端的高电平就可能成为低电平,发生逻辑错误.TTL逻辑门的最小输出高电平不小于2.4v

硬件十万个为什么——运放篇（十一）关于单电源运放应用

问:如果输入信号以系统地为参考,必须加电容耦合吗?我实际测试,无论是正,反相输入,运算都不工作. 答:电容耦合是隔离直流分量的,不工作可能是没有静态工作点造成的.交流信号放大电路或音频放大电路中,也可采用电源偏置电路,将静态直流输出电压降为电源电压的一半,基于单电源工作,但输入和输出信号都需要加交流耦合电容. 一般运放以双电源工作时是以((V+)+(V-))/2=0V作为参考电压的,运放工作在中间的线性区.运放若以单电源供电,仍应当将电压参考点设置在((V+)- 0V)/2=(V+)/2处.若是