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博文連載：看一個TI老工程師如何馴服精密放大器 建立時間是運放階躍響應(yīng)進入和停留在最終值的特定誤差范圍內(nèi)的所需時間。它在一些應(yīng)用中十分重要，例如驅(qū)動AD轉(zhuǎn)換器，數(shù)字化的快速變化輸入。但我們先超越這個定義看一看，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運放是如何從陡升斜坡到小信號穩(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。這是因為增益更高，閉環(huán)帶寬減小。 
此例子的運放在增益為1的時候相位裕量約為90°。請注意即使是單位增益時也沒有過沖。它近乎完美的一階響應(yīng)就像一個標(biāo)準(zhǔn)品，可以作為比較的基準(zhǔn)，但你不太可能找到一個運放在增益為1的情況下?lián)碛腥绱顺渥愕南辔辉Ａ俊?br /> Figure 2中的響應(yīng)更符合實際（也許有點悲觀）。這些波形來自同一個運放，這個運放在增益為1時的相位裕量約35°（理想運放的響應(yīng)也列出以供對比）。G=1時它的小信號過沖約為32%，它的1V階躍響應(yīng)顯得比較小，因為只有小信號部分的響應(yīng)才會產(chǎn)生過沖。更大的輸入階躍信號會有相同的幅值的過沖，但看起來比例上比較小。這就是為什么你一直要用小階躍信號來檢查過沖和穩(wěn)定性。
圖 3 為G=1情況下的小信號階躍響應(yīng)。可以看到，信號達(dá)到穩(wěn)態(tài)的過程需要兩個波動周期。波動還在繼續(xù)，但越來越小——直到超出圖片的分辨能力。因此，通常還需要一個或兩個的額外的周期來讓信號穩(wěn)定到高精度。
模擬系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定的過程中，我們經(jīng)常傾向于認(rèn)為最后的過沖周期越來越小，好像振鈴的自身頻率在一個個波峰中越來越快。 真正穩(wěn)定到高精度，16-bit或更高所需的時間常常還包括其他因素。發(fā)燒友做的相位補償技術(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)信號帶來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是個棘手的事情。當(dāng)然，仿真運放工作時，壓擺率在二階系統(tǒng)中的影響也很重要。 |
