【经验】运放对阶跃信号响应时间的计算，你了解多少？

时间： 2021-06-05 来源：思瑞浦

技术问答

在一些如变频家电、电动自行车、工业变频器等需要FOC算法的场合，通常会采用Shunt电阻将相电流转化为相电压，并利用运放进行放大；相电流检测的精度是决定整个电机控制性能的一个重要因素。

电机控制中，PWM频率一般是20KHz左右，最小PWM占空比常常定义为5%；而在程序控制中，ADC采样点一般控制在这个相电流检测窗口正中间，所以对于Shunt电流检测电路来说，必须在ADC采样时刻之前完成电压信号的建立稳定。而运放输出的稳定时间与运放的压摆率（SR）以及带宽参数相关；故弄清运放对于阶跃信号响应时间、选择一颗合适带宽及压摆率参数的运放是十分重要的。

接下来，我们将讨论带宽及压摆率对于输出响应时间的影响。

如果运放放大电路外围不存在外加的电容，可以认为是一阶系统，如下图1、图2所示。

根据一阶系统的数学模型：

一阶系统对单位阶跃响应的公式：

一阶系统响应曲线在t=0时的斜率为1/T：

该斜率即变化速率，随时间下降；当t＝∞时，动态过程结束，一般我们会取；因为当；当，系统的响应过程基本结束。

当输入信号为小信号时输出响应的计算方法

通常我们认为幅值小于350mV的阶跃信号为小信号，此时输出信号上升时间与阶跃信号幅值无关；上升时间受到运放闭环带宽限制，压摆率未达到极限。

定义运放输出的上升时间为输出稳定值10%-90%的时间差，用t_r表示，并假设电路为一阶系统：

该公式参考一阶系统的单位阶跃响应，其中为输出最终稳定值；为时间常数，

代入上式求得：

注意f_c为闭环带宽，以3PEAK的TP1562AL1为例，其带宽为6MHz,若放大10倍，则闭环带宽为0.6MHz。

当输入信号为大信号时输出响应的计算方法

当输入信号是缓慢变化的信号或者小信号时，IS1小于输入饱和电流IS1 max，IS1随输入差分电压线性变化；当一个大于350mV的阶跃信号输入到VIN后，所有的电流IS1都从输入级一侧流出，IS1等于饱和电流IS1 max，如图4；IS1对输出级的Miller电容C1充电，输出的压摆率SR就是IS1对C1充电的速率，等于IS1/C1。

从图4可以观察到，输出信号上升时间由两个阶段组成：

• 第一阶段，开始会以固定的斜率上升，压摆率达到极限；

• 第二阶段，当输出信号接近终值时，由于输出已经响应了输入信号的变化，反馈到输入端，两输入端之间的差值Vos减小，输出信号又开始受到带宽的限制。

那输出信号的整体上升时间是多少？应该如何计算？

之前已经提到，根据一阶时间响应，可以得到以下公式：

对V_out在t时刻的求导，得到的Vout曲线在t时刻的斜率即变化率：

令，即运放的压摆率。

其中可以理解为理论需要的最大压摆率,;

计算得到转折点：

令转折点系数：

转折点处的电压值：

求出转折点前受SR控制的时间：

计算出转折点之前受到SR控制的时间：

转折点后上升的电压范围：

转折点后受GBW控制的时间：

整体时间为

通过以上计算公式可以计算出TP1562AL1的上升时间T=1.48us；对于一般变频空调、洗衣机、电动自行车、变频器等应用，TP1562AL1的动态指标式已可以满足要求，倘若需要更快响应速度的运放，可以考虑采用TP128X,TP258X系列运放。同样用公式计算可以得出，各自的上升时间为：1.15us，0.88us。

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选型指南 - 瑞盟科技 - 2023/1/16 PDF 中文下载

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型号- NSI83086E,NCA1051,NSI1311,NSI1312,NCA1050,NSAD114X,NSI8308X,NCA8244,NCA8245,NSI6801X,NSIP83086,NSI68515,NSR2845,NSM2012,NSD5604,NSI83085E,NSOPA9XXX,NSI1300,NSD1025V,NSREF31XX,NSI1306,NCA1042,NSI1303,NSI1305,NSA124X,NSE11409,NSIP89XX,NSI8266,NLE8348,NSI8221,NSA2860X,NSI8260,NSREF3XXX,NSOPA8XXX,NSI68515LC,LM1117,NSAD124X,NSI8608,NSD12416,NSM201X,NSR10320,NSAC2860,NSIP1042,NSD1624,NSR31X,ERTEC200,NSREF30XX,NSI1200,NSI1042,NSR10A11,NSD1624X,NSI6651,NSD11416,NCA3485,NCA244,NCA245,NCA8T245,NSA2860,NST1001,NSA114X,NSIP88XX,NSI82XX,NSI8241,NSA2862X,NSI1050

应用及方案 - 纳芯微电子 - 2023年12月 PDF 中文下载查看更多版本

思瑞浦（3PEAK）车规芯片选型指南（中文）

目录- 公司简介车规芯片应用分布汽车产品列表汽车应用

型号- LM2904A-VS1R-S,TPL8032ADQ,TP1562AL1-SO1R-S,TPA2031Q,TPM27524Q-SO1R-S,TPL803133Q-DF6R-S,TPT1042V-SO1R-S,TPT7742-SOBR-S,TPH2861-DF4R-S,TPR6040F30-S3TR-S,TPM2025Q-FC1R-S,TPT1042Q-SO1R-S,TPA1881Q-S5TR-S,TPR6040F33-S3TR-S,LM2902A-TS2R-S,TPR33XX,TPA8001-SOAR-S,TPA8003-SOAR-S,TP1564AL1-SO2R-S,TPL905236-S5TR-S,TP2262L1-SO1R-S,TPT1043Q-SO2R-S,TPT1051VQ-DF6R-S,TPR6040FXX,TPT1051Q-SO1R-S,TPT774X,TPL803133Q-EV1R-S,LM2903DQ-SO1R-S,TPL8652FQ-ES1R-S,TPT1051Q-DF6R-S,LM2903A-SO1R-S,TPT1051VQ-SO1R-S,TPR3330-S3TR-S,TPT7741F-SO3R-S,TPL803133Q-ST4R-S,TPL803450Q,TPT7741F-SOBR-S,TPL803450Q-EV1R-S,TPR3312-S3TR-S,TPL803150Q-ST4R-S,TPL905218-S5TR-S,TPL905233-S5TR-S,TPT7720-SO1R-S,TPR6040F25-S3TR-S,TPT1043Q-DFKR-S,TPL905215-S5TR-S,TPR6040F20-S3TR-S,TPL8651Q-ES1R-S,LM2901A-SO2R-S,TPT1145NQ-SO2R-S,TPL9052XX,TPL8031XXQ,TPA2644-SO2R-S,LM2904A-TS1R-S,TPM650XAQ,TPL8151ADQ-ES1R-S,TPL865XQ,TPT772X,TPT1042Q-DF6R-S,TPT7721-SOBR-S,TPT1044V-SO1R-S,TPT1145Q-SO2R-S,TPR3325-S3TR-S,TPR431B-S3TR-S,TPR6040F50-S3TR-S,TPW3188Q,TPT7742F-SOBR-S,TPA1882Q-VR-S,TPL910ADJQ,TPR3320-S3TR-S,TPT7740F-SO3R-S,TPC5120Q-TS7R-S,TPL803150Q-DF6R-S,TPL910ADJQ-DF6R-S,TPV8368SAQ,TP1561AL1-S5TR-S,TPA1882Q-SO1R-S,TPA5561Q-S5TR-S,TPL905225-S5TR-S,TPL905228-S5TR-S,TPL8151ADQ,TPT7741-SSAR-S,LM2902A-SO2R-S,TP2261L1-S5TR-S,TPA2031Q-S5TR-S,TPM2025Q,TPL803150Q-EV1R-S,TPM27524Q-DF4R-S,LM2903A-TS1R-S,TPV8368SAQ-S6TR-S,TPT1145NQ,TP1562AL1-VS1R-S,TPL803133-ST4R-S,TPT104XQ,TPR3333-S3TR-S,TPL905230-S5TR-S,TPT1042VQ-SO1R-S,LM2903A-VS1R-S,TPM27524Q-EV1R-S,TPM27524Q,TPR6040F40-S3TR-S,TPT7721-SO1R-S,LM2901A-TS2R-S,TPM6501AQ-S5TR-S,TPL905212-S5TR-S,TPT7720F-SO1R-S,TPA188XQ,TPT1145NQ-DFKR-S,TPR431B,TPM6505AQ-S6TR-S,TPA5561Q,TPT7741-SOBR-S,TPT1051VQ,TPL8032ADQ-ES1R-S,TPT1042VQ-DF6R-S,LM2904A-SO1R-S,TPW3188Q-TS3R-S,TPC5120Q,LM2903DQ,TPR3340-S3TR-S

选型指南 - 思瑞浦 - Rev.2 - 2023/6/15 PDF 中文下载

思瑞浦（3PEAK）运算放大器选型表

思瑞浦（3PEAK）高性能运算放大器，精密运算放大器：失调电压低至5uV，温漂低至0.008uV，支持双电源供电。低噪声运算放大器：噪声系数低至0.1μVpp/Hz，适用于低噪声系统应用。超低功耗运算放大器：功耗低至300nA，轨到轨输出，适用于电池供电产品。超低功耗比较器：功耗低至300nA。负载驱动电流25mA，适用于便携式设备。

Iq per channel (Max)(μA)

Offset Drift(Typ)(μV/°C)

Ib(typ)(pA)

Vn (Typ) (nV/rtHz)

Peak Noise at 0.1 to 10Hz(μVpp)

Operating Temperature Range(°C)

选型表 - 思瑞浦立即选型

PT32L031x 32 位基于 ARM 内核带 64KB 存储器的微控制器2 个运放，2 个比较器，7 个定时器，1 个 ADC，6 个通讯接口数据手册

型号- PT32L031S4,PT32L031K4U6,PT32L031X6,PT32L031X4,PT32L031X,PT32L031K4,PT32L031SX,PT32L031S6,PT32L031GX,PT32L031G6,PT32L031G4,PT32L031S4U6,PT32L031F4P6,PT32L031K6,PT32L031F6P6,PT32L031X 系列,PT32L031S6U6,PT32L031K6U6,PT32L031K6X6,PT32L031F4P6R,PT32L031K4X6,PT32L031GX 系列,PT32L031F6,PT32L031SX 系列,PT32L031F4,PT32L031G4P6,PT32L031G6P6,PT32L031K6T6,PT32L031K4T6

数据手册 - 厦门澎湃微电子 - 版本 0.1 - 2023-12-01 PDF 中文下载

宝砾微（powlicon）电源管理芯片选型指南

描述- PowIicon Inc.（宝砾微电子有限公司）2015年创立于深圳，专注于为用户提供具有创新性、高性价比、高集成度的电源管理芯片。产品广泛应用在机顶盒、路由器、电视机、电子烟、电表、车载电子、电动交通工具、HUB、Type-C PD等领域。深度的系统和应用知识、强大的电源管理芯片设计及创新能力、以及受专利保护的定制工艺是宝砾微的核心竞争力。

型号- PL84051,LYF95101X,LYF8F30832,PL8316,PL8105X,PL9406,PL9405,LYF91133,PL3301X,PL5002,PL8312,LYF95101C,PL5601,LYF95101A,PL1201,PL59011,LYF91131A,PL9001,PL8310,LYF91131B,PL89032,PL8805X,PL5802B,LYF98103,PL1402,PL1401,PL3305,LYF8F2021,LYF9603X,LYF40011N65,LYF92122,LYF93011,PL6301,LM324H,LYF9602X,PL8323,LYF4401-XX,PL8403,PL83251,PL8322,LYF65GN04,PL8332G,LYF65GN02,LM4580,LYF9021,LYF1020N10,LYF9604X,PL8810X,LYF91750,LYF32F764,PL56001,LM321H,PL83222,PL5701,PL5700,PL5501,PL5500,PL6830,LM4558,PL89052,LYF78LXX,LYF92021,LYF98001,LYF8F2041,LYF91132,LYF91131,PL8205X,PL6200,PL30502,LM358H,PL8106

选型指南 - 宝砾微 - 2022 Q1 PDF 中文下载

思瑞浦（3PEAK）汽车应用线性/转换器/电源管理产品选型指南

描述- 3PEAK is committed to the research and development of high-performance, high-quality, and highly reliable integrated circuit products, including signal chains, power analog chips, mixed-signal frontends, and embedded processors to provide customers with all-around solutions.

型号- TPM27524Q-SO1R-S,TPQ50571Q-QFNR-S,TPL803133Q-DF6R-S,TPA1882Q-VR-S,TPA5562Q-VS1R-S,TPT1029Q-DFCR-S,TPC5120Q-TS7R-S,TPT1044Q-DFCR-S,TPT1029Q-SO1R-S,TPM2025Q-FC1R-S,TPL803150Q-DF6R-S,TPL910ADJQ-DF6R-S,TPT1042Q-SO1R-S,TPS42S40BQ-TSAR-S,TPA1882Q-SO1R-S,TPA1881Q-S5TR-S,TPA5561Q-S5TR-S,TPL853650Q-TSBR-S,TPA5562Q-SO1R-S,TPT1057Q-SO1R-S,TPV710NZQ-S5TR-S,TPQ5055Q-DFTR-S,TPT1044Q-SO1R-S,TPT1057Q-DFCR-S,TPT1462VQ-DFCR-S,TPT1044VQ-SO1R-S,TPT1024Q-QFXR-S,TPA2031Q-S5TR-S,TPC5121Q-TS8R-S,TPM27524Q-DF4R-S,TPT1051VQ-DF6R-S,TPT1043Q-SO2R-S,TPL803150Q-EV1R-S,TPT1021Q-DFCR-S,TPT1051Q-SO1R-S,TPL803133Q-EV1R-S,TPV8368SAQ-S6TR-S,TS2903Q-SO1R-S,TPA5572Q-VS1R-S,TPT1462Q-DFCR-S,TPA5571Q-S5TR-S,TPM5350MQ-SOAR-S,TPT10285Q-SO1R-S,TPT1022Q-DFKR-S,LM2903DQ-SO1R-S,TPT1051Q-DF6R-S,TPL8652FQ-ES1R-S,TPT1057VQ-SO1R-S,TPT1051VQ-SO1R-S,TPM2015Q-FC1R-S,TPA1862Q-SO1R-S,TPT10283Q-SO1R-S,TPT1042VQ-SO1R-S,TPL803133Q-ST4R-S,TPL803433Q-EV1R-S,TPL803450Q-EV1R-S,TPQ50551Q-DFTR-S,TPT29539Q-TS5R-S,TPM92611Q-EV1R-S,TPL855650Q-TSCR-S,TPL803150Q-ST4R-S,TPS42S40AQ-TSAR-S,TPM27524Q-EV1R-S,TPM6505BQ-S6TR-S,TPM6501AQ-S5TR-S,TPA5571NQ-S6TR-S,TPT1022Q-SO2R-S,TPT1043Q-DFKR-S,TPL855633Q-TSCR-S,TPT1044VQ-DFCR-S,TPL853633Q-TSBR-S,TPT1057VQ-DFCR-S,TPL8651Q-ES1R-S,TPT1145NQ-SO2R-S,TPT1462VQ-SO1R-S,TPT1145NQ-DFKR-S,TPM6505AQ-S6TR-S,TPT1462Q-SO1R-S,TPT10285Q-DFCR-S,TPL8151ADQ-ES1R-S,TPA1861Q-S5TR-S,TP28Q-VS1R-S,TPT1042VQ-DF6R-S,TPL8032ADQ-ES1R-S,TPW3188Q-TS3R-S,TPT1042Q-DF6R-S,TPT10283Q-DFCR-S,TPA5572Q-SO1R-S,TPT1021Q-SO1R-S

选型指南 - 思瑞浦 - Rev.3 - 2024/3/12 PDF 英文下载

PT32F030x 32 位基于 ARM 内核带 64KB 存储器的微控制器2 个运放，3 个比较器，7 个定时器，1 个 ADC，6 个通讯接口数据手册

型号- PT32F030X8,PT32F030K8U7,PT32F030K6T7,PT32F030X6,PT32F030K8T7,PT32F030X,PT32F030K6U7,PT32F030G8,PT32F030X 系列,PT32F030G6,PT32F030C8T7R,PT32F030C8,PT32F030G8P7,PT32F030C6T7,PT32F030C6,PT32F030G6P7,PT32F030C8T7,PT32F030K8,PT32F030K6

数据手册 - 厦门澎湃微电子 - 版本 1.2 - 2023-04-12 PDF 中文下载查看更多版本

【应用】思瑞浦车规级双通道高精度运放TPA1882Q用于BMS电流检测，最大失调电压50uV

本文介绍思瑞浦车规级运放TPA1882Q在BMS电流采集中的应用。该运放供电电压范围4.5V至36V，宽输入电压可满足更多应用场景；失调电压50uV，低失调电压可带来更为精确的输出参数；转换速率10V/μs，静态电流仅2mA，非常适合用于BMS电流检测。

应用方案发布时间 : 2022-12-21

ICBG 2024.Q1 新品介绍

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