Je dobré mít vyšší rychlost zabití? Jaké jsou některé efekty z důvodu omezení rychlosti přeběhu?

Tato otázka se týká fungování operačního zesilovače. Vím, co je to rychlost zabití, ale nejsem si úplně jistý, zda je dobré mít vysokou rychlost zabití.

Pokud rozumím, vyšší rychlost zabití by měla umožnit operačnímu zesilovači dát výstup podle vstupu bez časového zpoždění. Je moje chápání správné?

Jaké jsou důsledky omezení rychlosti přeběhu?

Komentáře

• Rychlost přeběhu nezávisí na samotné frekvenci. Závisí to také na napětí.
• Ano, vysoká rychlost může věrněji reprodukovat signál. Vyšší otáčky komponent stojí více, takže se člověk snaží uniknout s co nejmenší možnou mírou. Komponenty s vysokou rychlostí otáčení také vyžadují větší napájecí proud a větší kondenzátory a způsobují hluk v okolních součástech.
• Vysoká rychlost otáčení není vždy dobrá věc. U Fourierů vyžaduje dokonalá obdélníková vlna zisk na všech frekvencích – zjevně nemožné – ale zesilovače s vysokou rychlostí zabití budou mít vyšší zisk na vysoké frekvenci, což může způsobit problémy se stabilitou a vést k potřebě pečlivého uspořádání. >
  

  Odpověď

  Limity rychlosti přeběhu způsobí zkreslení při vysoké výstupní frekvenci a amplitudě. Pokud je váš zesilovač omezen rychlostí přeběhu, zavedení periodického průběhu (sinus, čtverec atd.) Bude mít za následek něco, co vypadá trochu jako pilovitá vlna. To může vytvořit frekvenční harmonické, které nejsou přítomny v původním signálu, zvláště když je zdrojovým signálem čistá sinusová vlna. Obecně musíte mít dostatečně vysokou rychlost přeběhu pro nejvyšší frekvenci a výstupní napětí, které váš obvod potřebuje podporovat.

  Rychlost náběhu je dalším výrazem pro sklon. Maximální sklon sinusové vlny se rovná jeho amplitudě krát jeho úhlové frekvenci (derivace \ $ A \ sin (2 \ pi ft) \ $ na přechodu nuly v \ $ t = 0 \ $ je \ $ 2 \ pi f A \ $). Signál 1 MHz při amplitudě 1 V (špička 2 špičky) má maximální sklon \ $ 2 \ pi \ krát 1 \ text {V} \ krát 1 \ text {MHz} = 6,28 \ text {V} / \ mu \ text {s} \ $. Pokud má váš zesilovač rychlost přeběhu menší než \ $ 6,28 \ text {V} / \ mu \ text {s} \ $, dostanete trojúhelníkovou vlnu, pokud se pokusíte dosáhnout výstupu 1 MHz 1 V sinusové vlny. Pamatujte, že rychlost zabití má co do činění s výstupním napětím operačního zesilovače, nikoli se ziskem. Jak již bylo řečeno, obvykle to více ovlivňuje obvody s vysokým ziskem, protože signály mají tendenci být větší.

  V operačních zesilovačích je rychlost propojení a šířka pásma spojena – vysokorychlostní operační zesilovače mají tendenci mít rychlé rychlosti přepínání, jinak by to nebylo velmi užitečné. Rychlé rychlosti přepnutí umožní operačnímu zesilovači překmit nebo zvonění při větším výkyvu výkonu než operační zesilovač s ekvivalentní šířkou pásma, ale s nižší rychlostí přeběhu. Pomalejší přeběhnutí může v mnoha případech pomoci omezit překročení a vyzvánění. Je třeba vzít v úvahu také napájení – výstupní proud musí pocházet někde. Operační zesilovače s velmi rychlou rychlostí zabití vyžadují napájecí zdroj s velmi nízkou impedancí. To může vyžadovat umístění více kondenzátorů různých hodnot velmi blízko k operačnímu zesilovači – obecně jde o kombinaci velké, objemové kapacity a malého vysokofrekvenčního bypassu.

  Omezení rychlosti přeběhu mohou být užitečná pro snížení harmonického obsahu digitálních signálů. Některá zařízení mají sklon k vytváření velmi rychlých hran (např. FPGA), která, i když jsou nezbytná pro komunikaci s velkou šířkou pásma, mohou způsobovat problémy s komunikací s nižší rychlostí. s. Rychlé hrany se mohou spojit se sousedními stopami a mohou způsobit přeslechy a interference mezi symboly. Omezení rychlosti zabití to může zmírnit. Přenos sériových dat přes omezenou šířku pásma (např. Pro vysokofrekvenční spojení) také využívá omezení rychlosti přeběhu, aby omezil šířku pásma signálu.

  Komentáře

  • Ano, omezený kmitočet způsobí zkreslení při vysokých amplitudách a frekvenci, ale domníval bych se, že bude spíše charakterizován filtrováním dolní propustí než harmonickým. generace, která by potřebovala ještě vyšší obraty, aby se stala významnou. Omezení rychlosti otáčení se používá k zabránění harmonických v komunikačních linkách.
  • No, záleží na tom, o jakém signálu ' mluvíte. Dokonalá sinusová vlna nemá žádné harmonické složky, ale sinusová vlna vysílaná zesilovačem s omezenou rychlostí zabití získá některé harmonické díky zkreslení. V komunikačních systémech je počáteční vlna čtvercová vlna, která může mít harmonické až neuvěřitelně vysoké frekvence kvůli sklonu hran. Omezení rychlosti zabití způsobí, že to bude vypadat spíše jako sinusová vlna, a ve výsledku tak zmírní některé z těchto harmonických.

  Odpovědět

  Existuje několik problémů, které mohou pramenit z „příliš velké“ rychlosti zabití:

  • Rychlost zabití volně koreluje s šířkou pásma operačního zesilovače, takže použití operačního zesilovače s mnohem vyšší rychlostí rychlost přeběhu, než je ve skutečnosti požadována, znamená to, že váš obvod je citlivý na věci, na které nemusí být citlivý.

  • Operační zesilovač s vysokou rychlostí zabití je pravděpodobně náchylnější k vyzvánění . Možná budete muset kompenzovat obvod, abyste to napravili.

  • Opravdu rychlé operační zesilovače často nedělají jako by byl spuštěn se ziskem jednoty.

    Některé datové listy operačních zesilovačů vyjdou hned a řeknou vám to. Příkladem je OPA227 a OPA228 . OPA228 je přibližně o 4 × rychlejší, ale je stabilní pouze se ziskem 5 nebo vyšším. OPA227 má uvnitř kryt fázového vedení, který omezuje jeho šířku pásma a umožňuje mu jednotu -zisk stabilní.

    Datový list operačního zesilovače tuto skutečnost někdy skrývá, například u AD8397 . Jeho datový list vám říká, že „stabilní zisk jednoty“ na straně 1, ale pak se ponoříte do podrobností a najdete první graf na straně 9, který ukazuje vrcholy v křivce šířky pásma a zisku při zisku jednoty. To se skutečně rovná pozitivní zpětné vazbě, což znamená, že vše, co potřebujete, je stimul se špičkovou frekvencí, abyste měli dobrou šanci na vytvoření oscilátoru. Můžete skončit s obvodem, který funguje dobře na vašem pracovním stole, ale selže jinde kvůli jinému prostředí RFI.

  Odpovědět

  Většinou vám záleží na rychlosti přeběhu, když je výstupní napětí velké. (Několik voltů) Při nižších amplitudách vám bude na produktu GBW více záležet. Někteří operátoři budou citovat šířku pásma plného výkonu, BW při maximální výstupní amplitudě. Obecně to bude určeno rychlostí přeběhu.

  Odpověď

  Operační zesilovače lze použít k mnoha účelům. Obecně platí, že jeden bude chtít mít dostatečně rychlou rychlost, aby operační zesilovač nikdy při zpracování „spojitého“ střídavého signálu omezena rychlost přenosu. Na druhou stranu, pokud bude operační zesilovač použit ke zpracování diskontinuálního signálu, který představuje řadu stejnosměrných úrovní v pořadí, bude výstup operačního zesilovače vzorkován nějakou dobu po změně vstupu může rychlost přeběhu, která je pomalá, ale stále dostatečná na to, aby výstup dosáhl požadované úrovně před vzorkováním, snížit pravděpodobnost překročení ve srovnání s rychlejší rychlostí přeběhu.

  Jiný způsob pohledu na věci znamená, že pokud bude vstup do operačního zesilovače „přirozeně“ prostý přechodů, které by byly ostřejší než co je na výstupu požadováno nebo potřeba, pak by měl být použit operační zesilovač, jehož rychlost zabití je alespoň tak rychlá jako maximální rychlost zabití, která bude ovládána ze vstupu. Pokud však vstup může obsahovat extrémně ostré přechody a výstup je nemusí reprodukovat, použití zesilovače s omezenou rychlostí zabití může „zdarma“ pomoci snížit ostrost přechodů na výstupu a zvonění nebo jiná ohavnost, kterou by taková ostrost mohla způsobit. Použití operačního zesilovače s vyšší rychlostí zabití než je nutné může snížit množství poskytované pomoci.