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博文連載：看一個(gè)TI老工程師如何馴服精密放大器 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。 
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?br /> 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)生過沖。更大的輸入階躍信號(hào)會(huì)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(hào)來檢查過沖和穩(wěn)定性。
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)的過程需要兩個(gè)波動(dòng)周期。波動(dòng)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(gè)或兩個(gè)的額外的周期來讓信號(hào)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(gè)個(gè)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(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。 |
