发布文章
哪些因素会影响放大器技术规格对有源滤波器的正常运行呢？你可能会列举增益带宽积、噪声、以及起动器的输入偏置电流。但是，千万不要忘了放大器的转换率 (SR)。针对大信号技术规格，连同放大器的小信号增益带宽积 (GBWP) 进行适应性调节，就可以把失真保持在尽可能低的水平上。
如果一个信号将放大器推入SR拐点，会出现失真。你可以通过将一个快速移动的输入信号提供给一个放大器来实现这个条件。图1显示的就是这一情形，其中输入正弦信号的最大斜率比一个放大器的转换限值要快。
图1. 顶部描记线是到缓冲器配置中OPA192的输入信号。底部描记线是得到的输出信号。
在图1中，正弦信号的最大斜率出现在零交叉上。这个最大斜率=。在这个方程式中，VP = 峰值正弦电压，而fs = 信号频率。当你将图1中的顶部图与底部图相比较时，你会发现顶部曲线内零交叉点上的输入 (VIN) 最大斜率 (28.3 V/us) 受到底部曲线内放大器20V/us SR的限制。这一情况会产生6%的总谐波失真 (THD)。
放大器的SR是放大器内部电流和电容所造成的的大信号技术规格。当你通过放大器来发送大信号时，适当的电流为这些内部电容器充电。而充电的速度取决于放大器内部电阻值、电容值和电流值[1]。图2显示的制造商数据表曲线图描述了最大输出电压与频率之间的运行方式。使用公式来计算这个数据表中的曲线。
图2.OPA192最大输出电压与频率之间的关系
图2显示了OPA192放大器的SR无失真区域。对于这个放大器来说，如果你在输出电压范围介于+10V至-10V之间运行此放大器，那么SR 20V/us技术规格会为大信号产生大于300kHz的带宽。需要注意的是，在图3中，这个放大器的小信号带宽为10MHz。
图3. 放大器开环增益/相位与频率之间的关系
在你注意滤波器的放大器的带宽时，也请评估一下SR值。使用这个公式为低通滤波器确定最小放大器带宽：
因此，fc是低通滤波器的拐点频率，而Q是滤波器的品质因数。你可以在“模拟滤波器和技术规格畅游：为你的滤波器选择正确的带宽”中找到方程式1的详细信息[2]。
可以使用这个公式来确定你的放大器的最小SR：
此处fc是低通角频率，而2的平方根表示信号将被减少-3dB。
为了提升THD性能值，减少输入信号频率或使用任一款具有较高SR的放大器。SR必须快且对称，以最大限度地减少失真。
当我开始使用滤波器时，我最初认为GBWP技术规格只是需要考虑的一个频率技术参数。然而，事实可不是这样！我已经发现，在设计一个模拟有源滤波器时，市面上70%的放大器有SR方面的问题。
我想对TI员工Michael Steffes提供的专业知识表示特别感谢。
参考文献
1. 转换率-运算放大器的速度限制，Bruce Trump，EDN，2013年6月
2. 模拟滤波器和技术规格畅游：为你的滤波器选择正确的带宽，Bonnie Baker，与Bonnie一起研究电路板，德州仪器 (TI)，2013年11月8日
3. 为你的滤波器电路选择正确的运算放大器，Bonnie Baker，AN003，Microchip Technologies，2003年
4. 下载OPA192数据表。
*博客内容为网友个人发布，仅代表博主个人观点，如有侵权请联系工作人员删除。
