运放压摆率对信号失真度和信噪比的影响

压摆率（SlewRate）是反应运放动态性能的一项参数，压摆率越大说明运放的延迟越小，对阶跃信号的响应也越迅速。

详细的关于压摆率的成因和参数说明，详见TI的一篇文章：

http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/amplifiers/f/52/t/21086.aspx

本文着重介绍由于压摆率不够带来的失真及其影响。

信号的压摆率由下式给出

这实际上输入信号的一阶微分，则原始信号可以写成

运放的压摆率最大值为，则运放输出信号的压摆率将位于如下区间：

依照这个思路进行建模

其中，

原始信号为

 

限幅器值域位于 [-0.8,0.8]

添加零阶保持器是为了将连续信号转为离散信号。

运行仿真

原始信号波形

经过虚拟运放后的波形

在时域上，二者区别并不是十分明显。

原始信号频谱

经过虚拟运放信号频谱

从频域上看，有非常多的谐波。

下面定量计算总谐波失真（THD），以评价失真程度

原始信号的THD为-10.0244dB

经过模拟运放之后的THD为-10.0138dB

由于MATLAB默认取6次谐波，两者差距并不大。

再计算一下信噪比（SNR）

原始信号的SNR为292.05dB

 

经过模拟运放之后的SNR仅有58.0369dB

 

总结一下，运放的压摆率过低，会在大动态信号情况下增加系统噪声，而这一点在时域是很难直接看出来的。

在实际工程中，对于正弦信号，可由如下公式计算最小压摆率极限值，并取适当余量。