就運(yùn)算放大器而言，速度受許多因素影響。帶寬或許是要考慮的第一個(gè)技術(shù)參數(shù)。諸如，“此放大器是否具有應(yīng)用所需的帶寬?”盡管已明確帶寬是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，但就速度而言，還必須考慮放大器的壓擺率。

壓擺率

放大器的壓擺率是其輸出電壓的最大變化率，通常表示為V/?s。為了無(wú)失真地再現(xiàn)信號(hào)，放大器必須能夠使輸出信號(hào)的變化速度等于(或快于)輸入信號(hào)的變化速度(見(jiàn)圖1)。放大器的滿功率帶寬是放大器在其有限的壓擺率基礎(chǔ)上使信號(hào)不失真的最大頻率。

公式可表示為：

=壓擺率/2

其中：FPBW為滿功率帶寬

Vp為放大器的峰值輸出擺幅

壓擺率對(duì)方波的影響

應(yīng)用示例

我們看一下這樣一個(gè)示例：設(shè)計(jì)人員需要開(kāi)發(fā)一個(gè)電路來(lái)監(jiān)視工業(yè)電機(jī)的振動(dòng)，此電路是早期故障指示器的一部分。針對(duì)該應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員確定所關(guān)注信號(hào)的最大頻率為100kHz。運(yùn)算放大器用于捕捉和放大這些振動(dòng)波形以供進(jìn)一步分析。放大器通過(guò)3V電源供電，輸出可軌到軌擺動(dòng)，因此放大器輸出上的峰值電壓為1.5V。

從帶寬的角度看，通常會(huì)選擇帶寬比所關(guān)注信號(hào)高出一個(gè)數(shù)量級(jí)的放大器(假設(shè)這種情況下采用單位增益)。因此在本示例中，帶寬為1 MHz 的放大器剛好滿足要求。這里以MCP6V01為例。它具有1.3MHz的帶寬，其自動(dòng)調(diào)零架構(gòu)非常適合該電路所處的惡劣噪聲環(huán)境。

接下來(lái)看一下其壓擺率。MCP6V01的壓擺率典型值指定為 0.5 V/?s(500,000 V/s)。將這些數(shù)字代入上面的公式中，得出的滿功率帶寬為：

= 500,000/ 2 (1.5) = 53 z

這表示，在100 kHz 的最大輸入頻率下，MCP6V01 的壓擺率將受限，從而導(dǎo)致輸出信號(hào)失真。因此，對(duì)于該應(yīng)用而言，選擇一個(gè)壓擺率更高的運(yùn)放是更好的選擇，因?yàn)榧词馆斎胄盘?hào)的頻率達(dá)到100kHz，其壓擺率也不受限。

在用戶(hù)了解許多運(yùn)放后，將發(fā)現(xiàn)帶寬與壓擺率似乎直接相關(guān)，因?yàn)槠渲幸粋€(gè)參數(shù)增大時(shí)，另一個(gè)也相應(yīng)增大。通常，放大器的壓擺率等于其拖尾電流除以其補(bǔ)償電容(放大器內(nèi)部設(shè)計(jì)的一部分)。

運(yùn)放的帶寬越高，其拖尾電流通常越大，因此具有更高的壓擺率。不過(guò)，可以在減小補(bǔ)償電容的同時(shí)保持相同的拖尾電流。盡管這可實(shí)現(xiàn)更高的壓擺率，但代價(jià)是帶寬降低、噪聲增大和失調(diào)電壓升高。另外，還有其他技術(shù)和架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)更高的壓擺率，但對(duì)于通用運(yùn)放而言，帶寬和壓擺率往往彼此緊密相隨。

當(dāng)然要獲得這些經(jīng)驗(yàn)，必須經(jīng)過(guò)實(shí)戰(zhàn)或者有著足夠經(jīng)驗(yàn)的老司機(jī)來(lái)點(diǎn)撥。

現(xiàn)在老司機(jī)閆工聯(lián)合李老師做了一套這樣的運(yùn)放電路設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)入門(mén)套件，以探求本質(zhì)的方式開(kāi)發(fā)一套電路板，讓運(yùn)放電路的設(shè)計(jì)有據(jù)可依：從同相放大器電路，反相放大器，差分放大器三種電路(包括交流、直流、雙電源、單電源供電12個(gè)電路)出發(fā)，由這三種電路基本可以演進(jìn)出其他的所有運(yùn)放電路。同時(shí)還配套以工程應(yīng)用需要的角度的視頻教程，講解實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)放的選型、設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)穩(wěn)定性，讓運(yùn)放電路的設(shè)計(jì)更可靠。