Sind Anstiegsfrequenz und Grenzfrequenz gleich?

Sie sind überhaupt nicht dasselbe. Angenommen, wir sprechen von einem Operationsverstärker, ist die Grenzfrequenz der Punkt, an dem die Kleinsignalverstärkung um 3 dB abfällt.

Die Anstiegsfrequenz ist ein nichtlineares Großsignalphänomen. Es hat damit zu tun, wie schnell sich der Ausgang als Reaktion auf ein großes Eingangssignal ändern kann. Dies liegt an der endlichen Strommenge, die zum Laden/Entladen der Kompensationskapazität des dominanten Pols zur Verfügung steht.

Slew-Rate-Beschränkungen führen dazu, dass eine Sinuswelle mit ausreichend hoher Amplitude und Frequenz verzerrt wird, um wie eine Dreieckswelle auszusehen.

Es gibt noch eine dritte Ursache für Verzerrungen. Und es ist auch frequenzempfindlich.

Das Input DiffPair wirkt sich auch auf die Verzerrung aus. Bipolare Diff-Paare ohne zu linearisierende Emitterwiderstände haben vorhersagbare IP2 und IP3. Diese Zahlen, die für IP2 gegenüber IP3 etwas unterschiedlich sind, liegen nahe bei 0,1 Volt PP zwischen Pin+ und Pin-.

Das bedeutet, dass 0,1 Volt bei 1 kHz 0,1 Volt bei 2 kHz erzeugen würden. Das ist IP2. Ein Abfall um 10:1 auf 0,01 Volt über Pin+ zu Pin- würde 0,001 Volt bei 2 kHz erzeugen. In dB würde die Verzerrung 2. Ordnung dB_für_dB fallen lassen.

Für die 3. Ordnung, bei 1 KHz und 1.100 Hz mit jeweils 0,1 Volt Pegel, erzeugt das Verhalten von 2*F1 +- 1*F2 und 1*F1 +- 2*F2 "Schultern" bei 900 Hz und 1.200 Hz mit Pegel 0,1 Volt auch. Das Absenken des Pegels von 1 kHz und 1.100 Hz um 10:1, also jeweils 0,01 Vpp, erzeugt „Schultern“ bei 900 und 1.200 bei 0,0001 Vpp. In db würde die Verzerrung 3. Ordnung um 2dB_für_db fallen.

Warum ist das wichtig? Bei niedrigen Frequenzen ist die enorme Open-Loop-Verstärkung Ihr Freund und bewirkt, dass die Spannung von Pin- zu Pin+ winzig ist, wodurch "virtuelle Masse" implementiert wird. Bei hohen Frequenzen bewirkt der Abfall der Open-Loop-Verstärkung, dass die Spannung von Pin- zu Pin+ um 10:1 anwächst, wenn die Frequenz um 10:1 ansteigt. Und große Spannungen zwischen den Eingangspins führen dazu, dass das Diffpair (Bipolare oder Fets) verzerrt wird.

Beispiel: Der Operationsverstärker UGBW beträgt 100 MHz, Ihre Schaltung hat eine Einheitsverstärkung, Ihre Frequenz beträgt 10 MHz und Ihre Eingangsspannung beträgt 1 VoltPP. Die Verstärkung bei 10 MHz beträgt nur 10, daher beträgt der Eingangsfehler (wie stark sich die virtuelle Masse von Null Volt unterscheidet) Vout / Gain = 1 Vpp / 10x = 0,1 Voltpp. Das Verzerrungsverhalten, das wir in unseren ersten Absätzen vorhergesagt haben, ist also unsere Verzerrungssituation hier.

Und wie gesagt, der IP2-Pegel ist nicht derselbe wie der IP3-Pegel, aber sie sind nur wenige dB (4:1?) voneinander entfernt.

Kurze Antwort: In erster Linie spielt die Slew-Rate bei High-Gain-Verstärkern (Opamps) mit Rückkopplung eine Rolle. Die Verstärkungsfähigkeit solcher Verstärker hat Frequenzbegrenzungen, die durch zwei unterschiedliche Bandbreitendefinitionen gekennzeichnet sind:

(1) Kleinsignalbandbreite – bestimmt durch die Kleinsignal-Verstärkungsantwort im offenen Regelkreis (Verstärkungsbandbreitenprodukt)

(2) Großsignalbandbreite – bestimmt durch die Schwenkfähigkeiten des Verstärkers mit Rückkopplung: B=SR/(2*Pi*Vmax). Innerhalb dieser Bandbreite werden sinusförmige Eingangssignale ohne nennenswerte Verzerrungen für Amplituden nicht größer als Vmax verstärkt. Größere Frequenzen führen zu Verstärkungsreduzierung, Dreiecksverzerrungen und zusätzlichen Phasenverschiebungen.

Ist Grenzfrequenz = Anstiegsfrequenz?

Schauen Sie sich einfach die Formel für die Anstiegsfrequenz an: -

Slew-Rate-Frequenz =$\dfrac{S.R.}{2\pi\cdot Vp}$

Es enthält einen Amplitudenwert Vp. Das heißt, sie ist abhängig von der Amplitude des Ausgangssignals. Die Grenzfrequenz ist von nichts anderem abhängig als davon, wie das Gerät konstruiert/gebaut ist.

Sie sind anders. Wenn beispielsweise ein Operationsverstärker eine kleine Wellenform innerhalb der Anforderungen an die Verstärkungsbandbreite ausgibt, ist alles in Ordnung. Dann versuchen Sie, ein größeres Signal auszugeben, das die Anstiegsgeschwindigkeit überschreitet, und die Ausgabe wird sehr verzerrt.