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如何設(shè)置運(yùn)放階躍響應(yīng)的建立時(shí)間?

發(fā)布時(shí)間:2020-04-29 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】建立時(shí)間是運(yùn)放階躍響應(yīng)進(jìn)入和停留在最終值的特定誤差范圍內(nèi)的所需時(shí)間。它在一些應(yīng)用中十分重要,例如驅(qū)動(dòng)AD轉(zhuǎn)換器,數(shù)字化的快速變化輸入。但我們先超越這個(gè)定義看一看,聚焦在建立波形的特性上。
 
建立時(shí)間是運(yùn)放階躍響應(yīng)進(jìn)入和停留在最終值的特定誤差范圍內(nèi)的所需時(shí)間。它在一些應(yīng)用中十分重要,例如驅(qū)動(dòng)AD轉(zhuǎn)換器,數(shù)字化的快速變化輸入。但我們先超越這個(gè)定義看一看,聚焦在建立波形的特性上。
 
之前關(guān)于壓擺率的博文中講到一個(gè)運(yùn)放是如何從陡升斜坡到小信號(hào)穩(wěn)定波形上的轉(zhuǎn)變,如Figure1。隨著增益的上升,你可以看到靠近最終值的速度也變慢了。這是因?yàn)樵鲆娓?,閉環(huán)帶寬減小。
 
如何設(shè)置運(yùn)放階躍響應(yīng)的建立時(shí)間?
 
此例子的運(yùn)放在增益為1的時(shí)候相位裕量約為90°。請(qǐng)注意即使是單位增益時(shí)也沒有過(guò)沖。它近乎完美的一階響應(yīng)就像一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品,可以作為比較的基準(zhǔn),但你不太可能找到一個(gè)運(yùn)放在增益為1的情況下?lián)碛腥绱顺渥愕南辔辉A俊?/div>
 
Figure 2中的響應(yīng)更符合實(shí)際(也許有點(diǎn)悲觀)。這些波形來(lái)自同一個(gè)運(yùn)放,這個(gè)運(yùn)放在增益為1時(shí)的相位裕量約35°(理想運(yùn)放的響應(yīng)也列出以供對(duì)比)。G=1時(shí)它的小信號(hào)過(guò)沖約為32%,它的1V階躍響應(yīng)顯得比較小,因?yàn)橹挥行⌒盘?hào)部分的響應(yīng)才會(huì)產(chǎn)生過(guò)沖。更大的輸入階躍信號(hào)會(huì)有相同的幅值的過(guò)沖,但看起來(lái)比例上比較小。這就是為什么你一直要用小階躍信號(hào)來(lái)檢查過(guò)沖和穩(wěn)定性。
 
如何設(shè)置運(yùn)放階躍響應(yīng)的建立時(shí)間?
 
圖 3 為G=1情況下的小信號(hào)階躍響應(yīng)。可以看到,信號(hào)達(dá)到穩(wěn)態(tài)的過(guò)程需要兩個(gè)波動(dòng)周期。波動(dòng)還在繼續(xù),但越來(lái)越小——直到超出圖片的分辨能力。因此,通常還需要一個(gè)或兩個(gè)的額外的周期來(lái)讓信號(hào)穩(wěn)定到高精度。
 
如何設(shè)置運(yùn)放階躍響應(yīng)的建立時(shí)間?
 
模擬系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定的過(guò)程中,我們經(jīng)常傾向于認(rèn)為最后的過(guò)沖周期越來(lái)越小,好像振鈴的自身頻率在一個(gè)個(gè)波峰中越來(lái)越快。
真正穩(wěn)定到高精度,16-bit或更高所需的時(shí)間常常還包括其他因素。發(fā)燒友做的相位補(bǔ)償技術(shù)以及熱效應(yīng)的影響都要考慮在內(nèi)。ADC輸入端的開關(guān)信號(hào)帶來(lái)的影響也是放大器電路需要當(dāng)心的問題。優(yōu)化所有的這些問題會(huì)是個(gè)棘手的事情。當(dāng)然,仿真運(yùn)放工作時(shí),壓擺率在二階系統(tǒng)中的影響也很重要。
(來(lái)源:EDN電子技術(shù)設(shè)計(jì))
 
 
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