运放：压摆率（Slew Rate）与功率带宽（Power Bandwidth）是什么？
前言
运放 spec 包含两项带宽指标：一是小信号带宽（Small Signal Bandwidth），二是与压摆率（Slew Rate）相关的功率带宽（Power Bandwidth）。本文介绍后者。
文中素材均来自于书籍《 Operational Amplifiers & Linear Integrated Circuits: Theory and Application 》，该书官网还提供开源版本，详见参考链接 [1]、[2]、[3] 。
我只做了一些要点的梳理，详情请看原文。
压摆率（Slew Rate）
运放内部的补偿电容，是通用型运放实现 Unity Gain Stable 的核心元件，其作用除了调控开环频率响应（Aol）以外，还决定了压摆率的大小。
压摆率的定义是：运放输出电压随时间变化的最大速率，数学表达式为 SR = dv / dt ；因其与电容充电有关，又可以表达为 SR = i / C ：
若补偿电容为 30pF、运放前级提供的充电电流为 100μA，代入计算可得：
不同类型运放的压摆率差异很大，如经典通用型低速运放 LM741 为 0.5V/μs、高速运放 LF411 则达 15V/μs：
功率带宽（Power Bandwidth）
当信号的电压变化率超过压摆率时，输出就会出现失真（如下这种正弦信号的畸变）；运放在大信号下能无失真放大的最高频率，就被称为“功率带宽”。
功率带宽的推导公式如下，该过程的假设了信号幅度为最大的电源轨道电压 Vp：
对于功率带宽，文中举了一个 LM741 的例子：
由图中可得：LM741 在 12V 峰值输出下，功率带宽只有 6631 Hz 。
仿真案例
文中还有一个 LM741 与 LF411 对于大信号的放大对比，我们可以仿真一下。
LTspice 中没有 LF411，我使用 AD711 替换。
LM741 与 AD711的 Slew Rate 、Power Bandwidth 情况如下：
LM741 的 spec 中没有给出 Power Bandwidth 情况，不过图 5 里已经手动计算过了，差别应该不大。
AD711 的 spec 中直接给出了 Power Bandwidth ( Full Power Response )，如果我们将 SR 、电源电压代入数学公式便可以验证一下，即 Power Bandwidth = 20 * 1000000 / 2π / 15 = 209 kHz ，与 spec 中的情况接近。
然后，我们构建电路与仿真如下：
图中，输入信号采用了高频大信号（2 Vpeak @ 20 kHz），两个运放都处于同相 5 倍电压增益放大的模式。
由仿真结果可知： LM741 发生了正弦信号的畸变，其峰值远未达到预期的 2 * 5 = 10 Vpeak ；而 AD711则 圆满完成了放大任务。
总结
今天我们介绍了压摆率（Slew Rate）相关的功率带宽（Power Bandwidth），它与运放内部补偿电容有关，并且我们做了 LM741 vs AD711 的仿真示例。
最后问一个问：如果运放级联的话，会对压摆率产生什么影响？
案例代码
本文 LTspice 案例上传至 Gitee （LTspice 案例 14），可下载运行：
参考资料
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