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[参考译文] LM358B:在测量压摆率和稳定时间时、为什么要区分小信号和大信号?

Guru**** 2493565 points
Other Parts Discussed in Thread: LM358B, LM358, THS4551

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/819931/lm358b-why-do-we-differentiate-small-signal-and-large-signal-when-measuring-slew-rate-and-settling-time

器件型号:LM358B
主题中讨论的其他器件: LM358THS4551

大家好、我在谷歌搜索了转换率和稳定时间。

人们说、如果我想测量压摆率、应该输入大信号、如果我想测量稳定时间、应该输入小信号。

我之所以感到困惑、是因为如果我正确理解这些因素、压摆率与输出电压的下降有关、跟踪输入信号电压、稳定时间与输出电压从0达到目标电压所需的时间有关。

我是否正确理解了这些概念? 如果我这么做、为什么我们在测量这些因素时区分小信号和大信号?

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    您好 Yunsik、  

    是的、这确实是一个困难的主题、尤其是许多运算放大器数据表对事物的处理略有不同-但是、  

    1、无论采用何种外部设置、放大器都将具有一些小信号交流响应形状

    2.如果是一阶或二阶、施加的阶跃将尝试尽可能遵循理想的响应形状、并在输出端进行响应

    3、二阶更有趣、它将具有平稳变化的瞬时 dV/dT。  

    4、如果 dV/dT 超过器件压摆率、线性响应将中断、输出将在可用压摆率下"压摆"

    5、根据定义、如果输出处于压摆受限的转换中、则环路是断开的、您通常会看到单次过冲、然后恢复到最终值-而不是此时的线性响应。  

    通常、该压摆受限阶跃与保持线性的阶跃相比、趋稳到最终值的时间要长得多。  

    7、一些放大器具有不同的上升沿和下降沿压摆率、不清楚规格表中有时使用哪一个、应该使用最慢的压摆率、但并非总是如此。  

    因此、大信号压摆受限的阶跃绝不会用于稳定时间报告-尽管它们肯定会有一个数字、但您无法将其与小信号响应形状相关联。  

    几年前我所建立的一种更有趣的新关系是,二阶响应形状上的 dV/dT 峰值约为2.85*Vstep*F-3dB。 您可以在二阶情况下使用该值来查看所需的步长是否达到压摆限制-这可能比您想知道的要多、 但这两篇文章都已经说明了-我主要是在有源滤波器级中经过所需的压摆率之后-这很好地为您提供了结果、  

    https://www.edn.com/design/analogue/4443250/What-is-op-amp-slew-rate-in-a-slew-enhanced-world--Part-1

    https://www.edn.com/design/analogue/4443345/What-is-op-amp-slew-rate-in-a-slew-enhanced-world--Part-2

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    您好 Yunsik、

    我建议观看 有关压摆率的 TI 高精度实验室视频。 这些视频讨论 了转换率和稳定 时间、它们显示了运算放大器停止转换后、如 Michael 所述、存在小信号稳定响应。

    谢谢、

    Tim Claycomb  

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    OH 和我可能会补充、而对 dV/dT 峰值中的输出信号阶跃所需的简单估算为您提供了所使用放大器的最小值。 通常情况下、我会保证在为应用挑选器件时将其提高2倍、因为压摆率确实会在器件之间和温度范围内存在一些可变性。  

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    您好 Yunsik、

    OPAMP 是一个非常复杂的电路。 这是数十年电子发展的成果。 完全理解 OPAMP 并不容易。 大多数数据表仅显示内部电路的简化原理图。 另一种方法是将运算放大器视为具有非常特定行为的黑盒。 由于运算放大器通常越快、输出信号越小、数据表通常包含两个有关速度的数据、即非常小信号的"稳定时间"和非常大信号的"转换率"。 这只是一种惯例,而且是历史上的增长。 另一个重要的速度数据是"最大峰值输出电压与频率间的关系"。

    Kai

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    尊敬的 Kai:

    运算放大器数据表中指定的稳定时间通常是大信号(10V 阶跃、2V 阶跃等)而非小信号响应。 请参见下面的。

    带宽可用于计算运算放大器的小信号趋稳。 上升时间= 0.35/FC、其中 FC 为截止频率(或运算放大器的带宽)。

    谢谢、

    Tim Claycomb

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    您好、Tim、

    哦、是的、你是对的! 抱歉!

    Kai

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    Tim 所说的话确实指出了这是多么令人困惑。  

    该规范 snip 不是来自 LM358B 数据表、但重点是(在较慢的器件上)稳定时间、其中转换受到压摆限制

    2.如果您的大信号趋稳规格受压摆幅限制、则无法真正使用时间常数来将带宽与趋稳相关联

    3.对于10%到90%的单极点、上升时间公式是正确的、但同样不是稳定时间

    单个极点到目标窗口的稳定时间是若干时间争用。 0.01%是10个时间常数、

    LM358规格现已推出、  

    这是在2V 步长下以4uec 为单位的0.1%趋稳(为什么有一个 CL 知道)。 现在找不到该公式、但假设7个时间常数为0.1%、并估计为1/(2pi1.2MHz)= 130nsec。 因此、928nsec 比报告的4usec 快7倍。 因此,它必须进行转换。  0.5V/usec 的2V 阶跃为4usec、因此在本例中、这完全是转换率设置规范、与时间常数无关。 由于压摆率上升到整个4uec、可能是错误的、但您仍然需要时间从那里进入0.1%窗口。  

    在高速器件中、当需要不同步长的稳定时间时、我们会降低输入边沿速率、使其远离压摆限制、从而保持在线性响应类型的稳定时间内。  

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    哦、我碰巧在这个主题上看到了一个更新的图表、这是有趣的-每个小组的做法都不同、 这里是一幅非常详细和有趣的图、展示了 ADI 公司的全新 FDA - ADA4945、它具有大约130Mhz 的 SSBW 和600V/usec 的压摆率-因此、这显然是一个压摆限制输出、正如中的直线和单次过冲所示 红色曲线、一旦环路再次闭合、您仍会在该绿色曲线中有一个较长的最终值窗口。 因此、假设7个时间常数在130Mhz 或大约9nsec 时达到0.1%、线性响应时间要长得多、因为它们的输入边沿速率将其置于压摆限制范围内-因此、采用600V/usec 的8V 阶跃大约为13nsec -看起来比这慢一点、 但是、一旦红色曲线星型恢复到4V 线性、您仍然必须得到线性稳定至最终值、这需要很长时间才能在这里显示大约35nsec 至0.1%、这与第3页上的规格行相匹配。 我本来会减慢输入边沿以使其不受压摆限制、比如15纳秒的转换-这种转换的稳定速度比此处所示快得多。 可能更像是从输入转换开始的25nsec (15nsec 斜坡、9nsec 至0.1%窗口)。  

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    这里是我们放入类似 FDA THS4551的图、这是仿真得到的、当我们使用较大的步长时、我们会降低输入边沿的速度、使其远离压摆限制边沿、 如果您可以、这始终是一个更好的趋稳时间的好主意(这意味着您需要检查并在必要时降低传入信号的带宽)

    如果您可以保持线性、达到0.01%电平的稳定时间与步长相同、这些显然不是一阶响应、并且在实际时间响应中存在低电平振铃。  

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    很抱歉我迟到了。

    我花了一些时间来理解这一点。

    不完全是、但我想我有点理解我们为什么要区分它。

    感谢您的详细回答! 我真的很感谢。

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    非常感谢

    这些视频确实帮助我理解了差异。

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    感谢您的回复!

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    我很高兴我们能够提供帮助!