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详解运放带宽

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我理解的带宽就是一个频率范围,在这个范围内信号可正常传输,在范围之外信号可能会出现较大的波形失真,例如波形畸变或幅度不够。

我平时用的比较多运放的是NE5532,专门用来处理音频前级放大。这款芯片长久不衰,特别适合音频放大电路,所以我会参照这款芯片手册进行一些简单的举例。

如图,这是开环频响曲线,它在1KHz左右有一个拐点,从这个拐点之后,运放的开环增益开始以-6dB/2倍频程(或-20dB/十倍频程)下降。正是由于这个拐点的存在,才使得运放有了增益带宽。这与理想运放中的开环增益是无穷大是不一样的。

来看官方的标准定义

单位增益带宽(GB)定义为,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端。从运放的输出端测得闭环电压增益下降 3db(或是相当于运放输入信号的0.707)所相应的信号频率。

配上图你就明白了

运放有个指标叫单位增益带宽积(GBW),它等于输入信号频率与该频率下的最大增益的乘积。换句话说,就是当知道要处理的信号频率和信号须要的增益以后,可以计算出单位增益带宽,用以选择合适的运放。

从规格书上可以看到,NE5532的GBW=10MHZ,若实际闭环增益为100,则理论处理小信号的最大频率为10MHZ/100=100KHZ。

这里要强调两点:

1.运放的带宽表示运放能够处理交流信号的能力。对于直流信号,一般不考虑带宽问题,主要考虑精度问题和干扰问题;

2.对于小信号,主要考虑单位增益带宽积,大信号主要用压摆率来衡量。

压摆率(转换速率)SR: 

运放接成闭环条件下,将一个大信号(含阶跃信号)输入到运放的输入端,从运放的输出端测得运放的输出上升速率。因为在转换期间,运放的输入级处于开关状态。所以运放的反馈回路不起作用,也就是转换速率与闭环增益无关。

简单地说就是当信号输入时,输出信号响应的速度,这个速度越快,说明响应的越及时。

 

根据芯片手册可见5532的转换速率为9V/us。

转换速率对于大信号处理是一个非常重要的指标。对于一般运放转换速率SR<=10V/μs。快速运放的转换速率SR>10V/μs。眼下的快速运放最高转换速率SR达到 6000V/μs。

还有一点要注意,运放的输入电流不能太大,可串一个大电阻限流。

来源:硬件笔记本
电路芯片理论
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首次发布时间:2023-05-10
最近编辑:1年前
硬件笔记本
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