轉動率(slew rate)
轉動率是運放的最高速度——它的輸出能改變的最快速率,以每微秒多少伏特量度。即使輸入命令瞬間跳變,輸出也無法瞬移;它只能以這個最大速率斜升,像一輛有著硬性速限的車,油門踩到底也沒用。在極限以下,一切線性、黃金法則成立;超過它,輸出就是跟不上。
運放內部,有一股固定的內部電流必須對補償電容充電,而流進電容的電流定下最大的 dV/dt——那就是轉動率。例如:轉動率 1 V/us,被要求從 0 跳到 10 V 的輸出無法瞬間完成;它至少需要 10 微秒,沿著一條直線斜坡爬升。對正弦波,最陡的斜率是 2 times pi times f times Vpeak;若這需求超過轉動率,波峰會被削掉,乾淨的正弦變成歪斜的三角形——這就是轉動率引起的失真。最大不失真正弦由全功率頻寬 = 轉動率 / (2 times pi times Vpeak) 決定。
為何重要:主宰又大又快訊號的是轉動率而非頻寬——音訊暫態、視訊、快速脈衝、在碼之間沉定的 DAC 輸出。常見錯誤是只查增益頻寬乘積:GBW 是小訊號數字,轉動率是大訊號數字,電路可能通過其一卻敗於其二。選一顆轉動率從容超過你真實訊號所需最陡斜率的運放。
一顆 1 V/us 的運放試圖重現 100 kHz、10 Vpeak 的正弦。所需斜率為 2 times pi times 100,000 times 10 = 約 6.3 V/us——是運放所能提供的六倍,於是輸出塌成三角形。要嘛降振幅、要嘛降頻率、要嘛換一顆 10 V/us 的元件。
所需斜率 = 2 times pi times f times Vpeak;超過轉動率,正弦就變三角形。
轉動率與增益頻寬乘積是不同的極限。一顆元件可能 GBW 充裕卻轉動率平平,使大訊號失真,而同頻率的小訊號卻乾淨通過。