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小信號還是大信號? 這是個問題
添加時間:2020/9/13 12:16:21 作者:原創
關于放大器的帶寬,實際上討論了使用最小信號模型的放大器頻率響應。 該模型的導出前提是電路在偏置點周圍是線性的,換句話說,不管所施加的信號如何,其增益均保持恒定。 如果信號足夠小,則該模型非常有效,并且與實際情況的偏差幾乎不易被檢測到。
每個人都喜歡使用這個模型。 這是因為簡化了設置修訂和分析流程。 使用大的信號模型——,至少對我這樣的人來說,包含所有非線性方程式——的電路變得非常復雜。 因而,小信號模型與正弦信號降低到可處理復雜性的水平。
但嚴格來說,即使是最小的實際信號,也會稍微改變晶體管電路(例如運算放大器)的偏置點。 信號越大,忽略非線性效應越困難,其最顯著的表現是失真。 在某個點上,由于信號過快而過大,使得放大器達到其轉換率限制的——與放大器輸出的最大變化率對應,通常用v/s表示。 當轉換速率達到極限時,它已延遲,并且當信號開始斜坡降級時,它還沒有達到信號峰值,最終使信號幅度小于預期。 此時,放大器達到幾乎較大的信號帶寬。 通常,這以比小信號帶寬更低的頻率發生,信號確實發生了最大的失真。 但是,信號不會突然完全失真,而是逐漸增加失真的幅度和頻率。 失真超過系統允許的范圍,可以說信號太大。
那么,如同正常情況一樣,對于需要確保較小信號帶寬的增益來說,放大器如何能夠充分快地處理一個信號是足夠的。 接下來,檢查數據手冊中較大信號帶寬的規格(或圖形)。 如果沒有提供,最簡單的方法就是遵循基本原理,使用以下公式進行修正
振動率[V/s]=峰值寬度 6.28 頻率[MHz]
一根管道用的經驗規則是選擇轉換速率比所需值大10倍的放大器。 然后,在數據手冊中查看所需頻率和振幅的失真曲線,確認信號對于放大器來說足夠小。
例如,作為電壓跟隨器的ADA4807-1在以5 V電源供電的情況下,具有225 V/s的轉換速率。 放大器的小信號帶寬約為180 MHz,但對于2 V p-p信號,放大器不能超過36 MHz。 相對于4VP的pp信號,理論極限值可以降低到約18 MHz。 此外,在正常步驟中測量轉換率,并且當轉換率低于該步驟時,啟動內部擺動增強電路以改進設置時間,但是對正弦信號的響應實際上可能略低(在2 V p-p中,數據手動規定的較大信號帶寬是28 MHz )。 典型特性部分的失真圖表示諧波失真隨著頻率和振幅的增加而增加,可以確定是否可以使用更快的、以上的信號和更強的信號。