壓擺率

壓擺率（slew rate）在電子學和電磁學中，定義為電壓（或電流等其他電氣或電磁量）隨時間的變化量。用國際單位制表示時，單位為每秒的變化量，但在電子電路環境中，壓擺率通常以伏特每微秒（V/μs）或伏特每奈秒（V/ns）表示。^[1]

壓擺率對方波的影響：紅色為期望輸出，綠色為實際輸出

電子電路可能對其輸入或輸出規定壓擺率的最小值或最大值，這些限制僅在給定條件（例如輸出負載）下有效。若給出的是電路（例如放大器）輸出的壓擺率規格，則該規格保證輸出信號轉換的速度至少不低於給定的最小值或至多不超過給定的最大值。若應用於電路輸入，則表示外部驅動電路必須滿足這些限制，才能保證接收設備的正確工作。若違反這些限制，可能發生錯誤，不能保證正確操作。

例如，當數字電路的輸入驅動得過慢時，電路在信號過渡期間登記的數字輸入值可能在0與1之間振盪。^[2]另一些情況下，會指定最大壓擺率^[3]，以限制信號中的高頻成分，從而防止諸如振鈴或輻射干擾等不良效應。^[4]

在放大器中，壓擺率能力的限制會產生非線性效應。為了使正弦波不受壓擺率限制，放大器在所有點的壓擺率能力（以伏特每秒為單位）必須滿足下列條件：

${\displaystyle \mathrm {SR} \geq 2\pi fV_{\mathrm {pk} },}$

其中${\displaystyle f}$為工作頻率，${\displaystyle V_{\mathrm {pk} }}$為波形的峰值幅度，即正弦波峰峰值的一半。

在力學中，壓擺率指觀察者周圍軌道上物體位置隨時間的變化率，通常以弧度、度或轉數每單位時間表示。其量綱為${\displaystyle {\mathsf {T}}^{{-}1}}$。

定義

電子電路的壓擺率定義為電壓隨時間的變化率。壓擺率通常以伏特每微秒（V/μs）為單位表示。^[5]

${\displaystyle \mathrm {SR} =\max \left|{\frac {dv_{\mathrm {out} }(t)}{dt}}\right|}$

其中${\displaystyle v_{\mathrm {out} }(t)}$是放大器隨時間${\displaystyle t}$給出的輸出電壓。

測量

壓擺率可用信號發生器（通常為方波）和示波器測量。無論是否考慮反饋，測得的壓擺率相同。

放大器中的壓擺率限制

不同放大器設計中壓擺現象的發生細節略有差異，但基本原理相同。

現代放大器的輸入級通常為帶有跨導特性的差分放大器。這意味著輸入級將差分輸入電壓轉換為流入第二級的電流。

跨導通常很高——這是產生放大器大開環增益的來源。這也意味著相對很小的輸入電壓就可能使輸入級進入飽和。在飽和狀態下，該級產生幾乎恆定的輸出電流。

現代功率放大器的第二級常用於頻率補償。該級的低通特性近似為一個積分器。因此，恆定電流輸入將產生線性增長的輸出。如果第二級具有有效輸入電容${\displaystyle C}$ 和電壓增益${\displaystyle A_{2}}$，則在此示例中壓擺率可表示為：

${\displaystyle \mathrm {SR} ={\frac {I_{\mathrm {sat} }}{C}}A_{2}}$

其中${\displaystyle I_{\mathrm {sat} }}$是第一級在飽和時的輸出電流。

壓擺率幫助確定放大器在不產生顯著失真情況下可接受的最大輸入頻率和幅度。因此在用於高頻應用前應查閱器件數據表中的壓擺率規格。

壓擺率也可以通過兩個運算放大器、一個電容和兩個電阻有意地限制。^[6]

音樂應用

在電子樂器中，壓擺電路或軟體生成的壓擺功能常被用來實現滑音（portamento，也稱glide或lag），即將初始的數字值或模擬控制電壓在一段時間內平滑地過渡到新的數值（見插值）。

參見

• 功率帶寬