频带渐宽终不悔——运放带宽及波形失真度测试数据极不完全汇总

人艰不拆了

为伊消得人憔悴，频带渐宽终不悔！哈哈，
奉劝坛友们千万别——被伊削的人残废，皮带渐红才后悔，被河东狮吼！

几句闲词说罢，转入正题，话说那啥。。。

先看看今天的主角，测试基板，很简陋的，没办法，因D致贫了，买不起绿板了。这个板子分单双运放测试插座，采用同向放大电路，
放大倍数约5-6倍，并没精细设定，因为输入信号的幅度也不是很精准的
大家重点看输出幅度随频率的衰减情况和波形在不同频率下的失真度。


背面也有元件


这是一部分被测试对象
测试条件：100hz，1Khz，10khz，100khz的1vpp的
正弦波输入、方波输入，当然带宽高的运放还有拓展频率，比如1Mhz，10Mhz
被测试的运放大约20多种。


先科普一下单位增益带宽和压摆率的概念：
抄袭一段：
单位增益带宽定义为，运放的闭环增益为1倍条件下，将一个频率可变恒幅正弦小信号输入到运放的输入端，随着输入信号频率不断变大，
输出信号增益将不断减小，当从运放的输出端测得闭环电压增益下降3db(或是相当于运放输入信号的0.707)时，
所对应的信号频率乘以闭环放大倍数1所得的增益带宽积。

压摆率是指单位时间(一般用微秒)器件输出电压值的可改变的范围。
压摆率隐含的概念:大信号放大时的带宽问题
压摆率计算出的带宽同带宽增益积的关系:带宽增益积反应小信号放大信号的带宽问题，压摆率反应大信号放大信号的问题，
一般大信号的带宽都要小于带宽增益积的值。

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先从最常见的运放LM358开始吧

lm358，双运放，单位增益带宽1Mhz，压摆率0.3v/us，其他数据不做介绍了
我手里有好几种品牌的358，稍后大家可以看到同是358，做运放的差距还是很大的

第一种和第二种，印字不太一样


第二种的脐比较大，这是最显著特征


先看第一种
100hz方波输入，输出波形，我们这里就看幅值电压数据吧，
大致是5v多点，基本符合放大倍数5-6倍的预设值，波形也较好


1khz方波输入，输出波形电压提高0.1v，这个小波动不需在意，需要注意的是波形上下沿
陡峭程度已经下降


10khz方波输入，输出波形，幅度尚可，但是波形严重失真，下半部形状怪异


5khz输入，放大，也还是如此


到了50khz方波，输出就变成三角波了
它的压摆率是0.3v/us，升到5v输出需要15us，而50khz方波的周期
都是20us了，你说它能正常输出方波吗，所以就成三角波了，幅度自然也上不去了，
如果是小信号输入输出，自然输出波形会有改善的，
但是我们测试就要严格要求它才行！


100hz正弦波输入，输出幅值电压
大致是5v多点，和方波输入的幅度基本一致，波形也较好



1khz正弦波输入，输出波形也较好，所有运放在这两个频段一般都是可以的，
唯一可以关注是输出幅度是否有大的波动


5khz正弦波输入，输出波形，幅度正常，但是波形下半部又变形了。
用温总的语言来说，那就是——波波下垂了，
领导可以无耻，无底线，我们千万别学他！


10khz正弦波输入，输出波形，幅度有所下降，波形下半部继续变形


50khz正弦波输入，输出波形变成三角波了，幅度下降，原因同上。

这个品牌的358完全不合格，可能直流应用还行

再看看2号358

100hz正弦波，大家自己分析吧，不一一讲解了


1khz正弦波


10khz正弦波，完全没有变形，幅度也没衰减


50khz正弦波


100khz正弦波，还是很不错啊


200hz正弦波输入，输出有了三角化的趋势，但基本达到带宽指标
1Mhz，在1Mhz的单位增益带宽下，就是200khz乘以5倍增益
，输入衰减不到70%，大概是这么定义的吧
这个运放带宽还是超出指标不少的！


100hz方波输入


1khz方波输入，输出波形明显优于第一种358

10khz方波输入，输出波形稍有上下沿斜度


100khz方波输入，输出波形，
基本符合放大倍数，上下沿出现坡度，从这里看，它的压摆率大概是1.5v/us
是标称5倍


再看一种日本的HA17358，也有第一种358的波形问题


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第二个出场的是lm324，大家也很熟悉，
lm324，四运放，1.2Mhz带宽，压摆率0.5v/us
这个是四运放，没做板子，现搭一个电路，放大倍数2倍


100hz正弦波，简易电路干扰较大，毛刺较多


1khz正弦波


10khz正弦波


50khz正弦波，一切尚好


80khz正弦波，输出有所变形


100khz正弦波，三角化趋势，但是幅度没衰减，估计完全可以达到
标称指标1.2Mhz的带宽，但是其实已经没有意义了，因为失真受大的不了了
小信号是还是可以的，不会有这么大失真！


100hz方波


1khz方波


10khz方波，出现上下沿稍显坡度


50khz方波，上下沿坡度明显，大致看出压摆率1v/us


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第三个是ua741，这个似乎现在不常用了，以前很流行，过去教科书就讲这个运放的内部电路
ua741，单运放，1Mhz带宽，压摆率也是0.5v/us

100hz正弦波


1khz正弦波


10khz正弦波


50hz正弦波，明显出现三角化倾向，这个运放带宽似乎不达标，输出电压这时已经下降了20%


100hz方波


1khz方波


10khz方波，已经这样子了，压摆率和标称值基本一致，廉颇老矣！



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第四个登场，JRC4558，双运放，带宽3Mhz，压摆率1v/us,
这个运放音响前置放大里常用

100hz正弦波，这个频率一般都没问题


1khz正弦波，这个频率一般也都没问题


10khz正弦波，这个频率一般应该也都没问题


100khz正弦波，已经出现失真，但幅度没下降
这个频率已经超过听力范围，但是还是失真的有点早啊
不愧是前置放大，不能适合大信号！


在50hz正弦波输入时，输出波形肉眼还看不出失真


100hz方波，这个频率一般都没问题


1khz方波


10khz方波，已有上下沿斜度


50khz方波，上下沿斜度明显，压摆率大致1v/us，和指标基本一致


100khz方波，快成三角波了


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第五个登场，TL062，双运放，带宽1Mhz，压摆率3.5v/us，也是常用的
，万用表里常见

这个还有点波折，最初的一个运放是坏的，输入0.1v正弦波


输出竟然不受放大倍数控制，搞成比较器了，不知哪儿坏了


后来焊了一个新的，但是标签写成072了

100hz正弦波


1khz正弦波


10khz正弦波


100khz正弦波，输出幅度下降了


200khz正弦波，输出幅度下降到了80%，但是也达到了带宽标称值，
而且输出波形失真很小，这个运放输出的平坦性稍差，但是输出波形失真较小


100hz方波


1khz方波


10khz方波


50khz方波，大致看出压摆率在2.5v/us，基本达标


100khz方波，方波的输出幅度倒是稳定，这个怪了！:titter:


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第六个登场，TL074，四运放，带宽3Mhz，压摆率13v/us，还是目前比较大的，也是常用的运放

100hz方波，这次是临时搭建电路，输入干扰较大，2倍放大系数


1khz方波


10khz方波


50khz方波，幅度没问题，压摆率上不去，才0.5v/us不会是lm324假冒的吧，和标称差太远了！


100hz正弦波


1khz正弦波


10khz正弦波


50khz正弦波


100khz正弦波，已见失真，但是幅度反而加大了，
一般我见大信号失真就不再继续测试了，所以没法知道是否达标！


上面运放都是网上淘来的，未必都是真品，所以数据也仅供参考！

人艰不拆了

第七个登场，ca3140，单运放，带宽3.7Mhz，压摆率9v/us发现一个问题，不同资料里，运放数据不太一致，比如这个带宽也有说4.5Mhz
的，可能测试条件不一样吧

100hz方波


1khz方波


10khz方波


100khz方波，它这个升降沿体现出了阻容性的特点了，看着比较柔和
，大致达到10v的指标


100hz正弦波


1khz正弦波


10khz正弦波


100khz正弦波，波形较好，看来有潜力


300khz正弦波，似乎未见失真，但是幅度有所下降


500khz正弦波，似乎也未见失真，但是幅度下降到90%
这样看来达到4Mhz的标称还是差不多，这个运放还是不错的



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第八个登场，NE5532，双运放，运算之皇，简称蒜黄，我这个真的假的我不知道，带宽10Mhz，
这是目前最高带宽，压摆率9v/us

可能忘了100hz的了，直接上1Khz的正弦波，h好在对测试影响不大


10Khz的正弦波


100Khz的正弦波


300Khz的正弦波，还是没见明显失真，但是幅度提升了，可能是高音提升吧


400Khz的正弦波，输出波形已经失真，幅度还增加了，这才2Mhz带宽啊，就完蛋了
蒜黄不行啊，难道我这是假的，看来可能性极大:titter:不过它也是前置运放，大信号还是不太合适
，但是人家ca3410和它指标差不多，就没失真，怎么解释呢？


1Mhz的正弦波，彻底残废了，看似完全不能达标
这里没测试小信号，因为小信号干扰太大，基本没法测试！


100hz方波


1khz方波


10khz方波


100khz方波，这个有上冲，似乎有高频提升在里面
，压摆率大致是5v/us，不太达标


500khz方波，这下就——汽车人，快变形了
蒜黄不过如此，盛名之下其实难副！
但愿我冤枉它了:titter:


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第九个登场，MC33078，双运放，带宽16Mhz，超过蒜黄5532
压摆率7v，不如蒜黄

100hz正弦波，注意最后数字标签写反了


1khz正弦波


10khz正弦波


100khz正弦波


300khz正弦波，幅度不降反升


500khz正弦波，有三角波化趋势，幅度也随着失真而失真了，到了6v


1Mhz正弦波，幅度衰减严重，下降到60%，带宽似乎不能达标


100hz方波


1khz方波


10khz方波


100khz方波，与5532相似，它也体现出上冲，压摆率似乎也差不多！


200khz方波，幅度还算正常

人艰不拆了

10. op07，单运放，带宽0.5Mhz，压摆率0.17v/us
,交流性能低的可怜，但是直流性能还可以，常用的运放之一

100hz方波输入


1khz方波输入


10khz方波输入，输出上下沿明显，估算一下，压摆率大致2.5v/us


100hz正弦波输入


1khz正弦波输入


10Khz正弦波输入


20hz正弦波输入，输出变形



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11. op27，单运放，8Mhz带宽，2.8v/us,是op07的非洲二哥！

100hz方波波输入


1khz正弦波输入


10khz正弦波输入，稍显上下沿坡度


50Khz正弦波输入，大致压摆率为2V/us，与指标接近


100Khz正弦波输入，性能稍强于07


100hz正弦波输入


测试图


1khz正弦波输入


10khz正弦波输入


100khz正弦波输入


200khz正弦波输入，这时出现变形



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12. op37，单运放，63Mhz带宽，16v/us,是op07的印度三哥！
典型的高富快！

100hz正弦波输入


1khz正弦波输入


10khz正弦波输入


100khz正弦波输入


500khz正弦波输入


1Mhz正弦波输入，输出降到80%


100hz方波输入


1khz方波输入


10khz方波输入


100khz方波输入


200hz方波输入，大致估算压摆率是10v/us



13. LT1013，双运放，带宽不详，压摆率0.4v/us号称十三太保，不知是真的13还是装13，哈哈

100hz正弦波输入


1khz正弦波输入


10khz正弦波输入


30khz正弦波输入，看来带宽也不会太大，1Mhz左右吧


100hz方波波输入


1khz方波波输入


10khz方波波输入，估算大致压摆率0.3v/us


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14. LF353，双运放，3Mhz带宽，13v/us的压摆率

100hz正弦波输入




1khz正弦波输入


10khz正弦波输入


100khz正弦波输入


500khz正弦波输入，幅度下降10%，看来可以达到带宽指标


1Mhz正弦波输入，幅度下降40%，但是波形没见失真，得益于
高的压摆率。


100hz方波输入


1khz方波输入


10khz方波输入


100khz方波输入，输出波形比较柔和，这个不好计算
看示波器参数，大致是10v/us


500khz方波输入



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14. LF412，双运放，3Mhz带宽，10v/us的压摆率，似乎低于lf353

100hz方波输入

1khz方波输入


10khz方波输入


50khz方波输入


100khz方波输入，差不多吧，和353


200khz方波输入


500khz方波输入


100hz正弦波输入


1khz正弦波输入


10khz正弦波输入


100khz正弦波输入


500hz正弦波输入，输出幅度下降10%，达标


1Mhz正弦波输入，输出幅度下降30%，这样算带宽是5Mhz才对
比标称值高些



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15. opa2277，双运放，1Mhz带宽，0.8v/us的压摆率，就是直流性能较好


100hz正弦波输入


1khz正弦波输入


10khz正弦波输入


50khz正弦波输入，稍有变形


60khz正弦波输入，变形比较明显


100hz方波输入


1khz方波输入


10khz方波输入，大致压摆率是1v/us


50khz方波输入


100khz方波输入，变成三角波了

人艰不拆了

17. el2244，双运放，60Mhz带宽，压摆率300v/us，够高的

100hz方波

1khz方波



10khz方波


100khz方波，这个波形特性有点意思，有点振荡趋势


500khz方波，边沿振荡比较明显了，但是陡度还不错


1Mhz方波，看来这个运放需要特殊处理一下，消振电路


100hz正弦波


1khz正弦波


10khz正弦波


100khz正弦波


1Mhz正弦波，幅度基本没衰减，目前比较强悍的运放了


5Mhz正弦波，幅度衰减不到20%


10Mhz正弦波，幅度衰减60%，但是也是算勉强不达标


15Mhz正弦波，幅度剩了一半，没法再高了



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18. opa2604，双运放，20Mhz带宽，压摆率25v/us

100hz正弦波


1khz正弦波


10khz正弦波


100khz正弦波


500khz正弦波，幅度衰减10%以上了


1Mhz正弦波，幅度衰减50%，完全不达标


5Mhz正弦波，哈哈，剩10%了


100hz方波


1khz方波


10khz方波


100khz方波，波形较好看，颜值不错，有用吗？
这里估算压摆率为大致10v/us，和标称有些距离


500Khz方波


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19. opa2677，双运放，220Mhz带宽，压摆率1800v/us，像是电流型运放啊
但是是低压版，所以输入电压是0.5v的，供电电压是4v的

100hz方波


1khz方波


10khz方波


100khz方波，波形不错


500hzk方波，估算压摆率50v/us，与标称距离很远啊


1Mhz方波，没衰减，但是有变形


100hz正弦波


1khz正弦波


10khz正弦波


100khz正弦波


1Mhz正弦波，幅度稍有下降


5Mhz正弦波，幅度只剩一半了


这个低压运放比较特殊，可能没掌握怎么使用，测试方法不对，所以，完全没发挥出它的带宽

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20. opa620,单运放，也是200Mhz带宽的，压摆率250v/us，这个也不能用高压供电

所以输入只能是0.5v，干扰较大，这也是我用1v输出的原因，噪音较小
高压供电就是这个结果


100hz正弦波


1khz正弦波


10khz正弦波


100khz正弦波


1Mhz正弦波，不错啊，似乎说的有点早，因为它是200M的


10Mhz正弦波，还可以，这就到了四分之一带宽了


15Mhz正弦波，幅度稍有衰减，看来有望挑战200Mhz，不过我的信号源到极限了
也不方便改放大倍数，脑补吧


100hz方波


1khz方波


10khz方波


100khz方波


1Mhz方波，算是目前比较厉害的了，估算压摆率在100v/us以上


5Mhz方波，稍显疲态！


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21. ad826，双运放，50M带宽，压摆率350v/us

100hz正弦波


1khz正弦波


10khz正弦波


100khz正弦波


1Mhz正弦波


2Mhz正弦波，幅度有所衰减


5Mhz正弦波，正好衰减倒70%，这样算是25Mhz单位带宽


10Mhz正弦波


15Mhz正弦波，剩40%了


100hz方波


1khz方波


10khz方波


100khz方波


500khz方波，可能高速运放都有振荡吧，这个也是
也可能是我信号源的问题，边沿有上冲
估算压摆率大致100v/us


1Mhz方波，如果没有振荡，还是可以的




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22. ad817，单身狗，70Mhz带宽，压摆率350v/us

100hz方波


1khz方波


10khz方波


100khz方波


500khz方波，估算压摆率200v/us，可以了啊


1Mhz方波，情形类似上面，看来性能还是不错的，边沿很陡峭


100hz正弦波


1khz正弦波


10khz正弦波


100khz正弦波


1Mhz正弦波


5Mhz，未见衰减


10Mhz，这时才有衰减，80%以上，这个看来性能达标了


15Mhz，剩60%

人艰不拆了

22.ad8042，双运放，160Mhz，200v/us的压摆率，因为是低电压版，
所以输入0.5v信号

供电高的结果

输入方波100hz


输入方波100hz


输入方波10khz


输入方波100khz


输入方波1Mhz，大致压摆率50v/us




输入正弦波100hz


输入正弦波1khz


输入正弦波10khz


输入正弦波100khz


输入正弦波1Mhz，输出幅度未见下降


输入正弦波5Mhz，输出幅度下降20%以上


输入正弦波10Mhz，输出幅度变成60%



下面添加一个帖子里涉及的运放列表，方便大家查找


总结一下：限于元件来源，真假不明，所以仅供参考，但是一定程度上是符合元件指标的，比如性能高的表现一般也不会差很多！
限于测试条件，不很完美，但是也能反映元件的大致性能！

因为是大信号的测试，所以一般运放的带宽在这里都受到了压摆率的限制，有些不能达标
如果小信号测试的话，得到的带宽范围应该比这个宽一些的，信号的失真变形情况也会好很多，
所以说这里相当于给运放设置了一个较为苛刻的测试环境，如果在这里它表现优异，那么小信号的使用条件
下，理论上应该效果更好，当然小信号也有小信号的问题，比如噪声问题，我就是为了躲开这个问题，
采用1v较大信号输入，结合5倍放大倍数来测试的。

运放太多了，这里只是我所有的运放，冰山一角而已，但是似乎也是目前我所知道的比较全面的一个
运放某一性能指标的比较与统计，希望对大家选用、使用运放有一定指导借鉴作用，也希望大家给以全面的补充！

壹筒江湖

我就想看看ad827aq和ne5532 到底区别在哪里，不知道楼主有没有准备

dzy1977

OPA627BP，有条件测试一下？

人艰不拆了

壹筒江湖 发表于 2019-6-11 10:15
我就想看看ad827aq和ne5532 到底区别在哪里，不知道楼主有没有准备

有ad826，没827,5532有:loveliness:

人艰不拆了

dzy1977 发表于 2019-6-11 10:29
OPA627BP，有条件测试一下？

有620，没627，哈哈，要不你给我包邮些:titter:

dzy1977

人艰不拆了 发表于 2019-6-11 10:56
有620，没627，哈哈，要不你给我包邮些

人艰不拆:sad:

799946503

模拟部分要做到一点接地，电源必须用对称双电源
输入地、输出地、反馈地要菊花状连接到电源滤波两个大电容的中点
不然真货也不达标

qrut

变形是因为压摆率不行，把你信号源运放抠下来，那个行～

oscillator

人艰不拆了 发表于 2019-6-11 10:09
继续
17.el2244，双运放，60Mhz带宽

二号LM358是假货，假货反而比真货还好哈哈哈。HA17358是日立出品，一号358是TI出品，应该是真的，跟我从美国TI官网直邮购买的一致。

供电电源电压多少？单电源还是双电源？如果是单电源，信号是共地还是偏置到1/2VCC？

人艰不拆了

oscillator 发表于 2019-6-11 16:13
二号LM358是假货，假货反而比真货还好哈哈哈。HA17358是日立出品，一号358是TI出品，应该是真的，跟我从 ...

哈哈，2号的直流性能比一号差，我以前测过，你说的可能是这样的，双电源供电正负8v以上，是锂电池供电，共地，无偏置

中心小学

楼主是不二的搞“波”大神人选。

zhkrid

358　258　158这样对比更有意思，

人艰不拆了

zhkrid 发表于 2019-6-11 22:32
358　258　158这样对比更有意思，

没啥意思吧，感觉差不多吧，没有258，158，也没关注过:lol:

cushion

给不了分了啊，有了牙膏，却发现牙已被刷干净了.....哈哈

楼主辛苦了……
衣服都换了几件，
比人家结婚的娘子还辛苦：）

人艰不拆了

cushion 发表于 2019-6-11 23:14
给不了分了啊，有了牙膏，却发现牙已被刷干净了.....哈哈

楼主辛苦了……

哈哈，看出细节了都，好几个星期收集的素材数据，从春天到夏天了:titter:

天使的魔翼

人艰不拆了 发表于 2019-6-11 10:09
22.ad8042，双运放，200Mhz，低电压，

输入0.5v信号

你这叫没钱？？？
你这一个 麦科信 平板数字示波器最低也要2700吧，加上一些配件和软件，再怎么都要3200。