Dette spørgsmål er i relation til funktionen af en op-amp. Jeg ved hvad dræbningshastighed er, men jeg er ikke helt sikker på, om det er godt at have en høj dræbningshastighed.
Så vidt min forståelse går, skal en højere svinghastighed tillade op-amp at give output som pr. input uden tidsforsinkelse. Er min forståelse korrekt?
Hvad er virkningerne på grund af begrænsninger i slew rate?
Kommentarer
- Slew rate afhænger ikke af frekvensen alene. Det afhænger også af spænding.
- Ja, en højtstående kan mere trofast gengive signalet. Højere slewrate-komponenter koster mere, så man forsøger at komme væk med så lidt som muligt. Komponenter med høj slewrate vil også kræve mere forsyningsstrøm og større kondensatorer og forårsage støj i omgivende komponenter.
- Høj svinghastighed er ikke altid en god ting. Ved Fourier kræver en perfekt firkantbølge forstærkning ved alle frekvenser – klart umulig – men forstærkere med høj svinghastighed vil have mere høj frekvensforstærkning, hvilket kan forårsage stabilitetsproblemer og drive behovet for omhyggelig layout.
Svar
Grænser for svinghastighed vil forårsage forvrængning ved høj udgangsfrekvens og amplitude. Hvis din forstærker er begrænset til svinghastighed, vil en periodisk bølgeform (sinus, firkant osv.) Resultere i noget, der ligner en savtandsbølge. Dette kan skabe frekvensovertoner, der ikke er til stede i det originale signal, især når kildesignalet er en ren sinusbølge. Generelt skal du have en høj nok svinghastighed til den højeste frekvens og udgangsspænding, som dit kredsløb skal understøtte.
Slaghastigheden er et andet udtryk for hældning. En sinusbølges maksimale hældning er lig med dens amplitude gange dens vinkelfrekvens (afledt af \ $ A \ sin (2 \ pi ft) \ $ ved nulkrydsningen ved \ $ t = 0 \ $ er \ $ 2 \ pi f A \ $). Så et 1 MHz signal ved 1 V amplitude (2 V top til top) har en maksimal hældning på \ $ 2 \ pi \ gange 1 \ tekst {V} \ gange 1 \ tekst {MHz} = 6,28 \ tekst {V} / \ mu \ text {s} \ $. Hvis din forstærker har en drejningshastighed på mindre end \ $ 6,28 \ tekst {V} / \ mu \ tekst {s} \ $, får du en trekantbølge, hvis du prøver at få den til at udsende en 1 MHz 1 V sinusbølge. Bemærk, at drejningsfrekvensen har at gøre med udgangsspændingen på op-forstærkeren, ikke forstærkningen. Når det er sagt, påvirker det normalt højere forstærkningskredsløb mere, fordi signalerne har tendens til at være større.
I op-forstærkere har svinghastighed og båndbredde tendens til at være forbundet – højhastighedsforstærkere har tendens til at have hurtige svinghastigheder, ellers ville de ikke være meget nyttige. Hurtige svinghastigheder giver en op-forstærker overskridelse eller ring ved en større udgangssving end en opforstærker med tilsvarende båndbredde, men en langsommere svinghastighed. Langsommere svinghastigheder kan hjælpe med at begrænse overskridelse og ringning i mange tilfælde. En anden ting at overveje er strømforsyningen – udgangsstrømmen skal komme fra Et eller andet sted. Meget hurtig opladningsforstærkere med en meget lav hastighed kræver en meget lav impedans strømforsyning. Dette kan kræve, at der placeres flere kondensatorer med forskellige værdier meget tæt på op-forstærkeren – generelt en kombination af stor, bulk-kapacitans og små, højfrekvente bypass-hætter. p>
Begrænsninger i svinghastighed kan være nyttige til at reducere det harmoniske indhold af digitale signaler.Nogle enheder har tilbøjelighed til at producere meget hurtige kanter (f.eks. FPGAer), som, selvom det er nødvendigt til kommunikation med høj båndbredde, kan forårsage problemer med kommunikation med lavere hastighed s. Hurtige kanter kan kobles til tilstødende spor og kan forårsage krydstale og intersymbolinterferens. Begrænsning af sats kan reducere dette. Overførsel af serielle data over en begrænset båndbredde (fx til et RF-link) drager også fordel af svinghastighedsbegrænsning for at begrænse signalets båndbredde.
Kommentarer
- Ja, en begrænset slewrate vil forårsage forvrængning ved høje amplituder og freq, men det ville jeg synes at være mere karakteriseret ved lowpass-filtrering snarere end harmonisk generation, som ville have brug for endnu højere slewrates for at blive betydningsfulde. Slewrate-begrænsning bruges til at forhindre harmoniske i kommunikationslinjer.
- Nå, det afhænger af, hvilket signal du ‘ taler om. En perfekt sinusbølge har ingen harmoniske, men en sinusbølge, der sendes gennem en svinghastighedsbegrænset forstærker, får nogle harmoniske på grund af forvrængningen. I kommunikationssystemer er startbølgen en firkantbølge, der kan have harmoniske op til utroligt høje frekvenser på grund af kanternes hældning. Begrænsning af svinghastighed får det til at ligne mere på en sinusbølge og dæmper som følge heraf nogle af disse overtoner.
Svar
Der er flere problemer, der kan stamme fra at have “for meget” slew rate:
-
Slew rate korrelerer løst med op-amp båndbredde, så brug af en op-amp med en meget højere svinghastighed, end der faktisk kræves, betyder, at du “gør dit kredsløb følsomt over for ting, det ikke behøver at være følsomt over for.
-
En op-forstærker med en høj svinghastighed er mere tilbøjelig til at være modtagelig for ringning . Du bliver muligvis nødt til at kompensere kredsløbet for at løse dette.
-
Virkelig hurtige op-forstærkere gør ofte ikke som at blive kørt med enhedsgevinst.
Nogle op-amp datablade kommer lige ud og fortæller dig dette. Et eksempel er OPA227 og OPA228 . OPA228 er cirka 4 × hurtigere, men er kun stabil i gevinster på 5 eller derover. OPA227 har en faseledningshætte indeni, der begrænser dens båndbredde, så den kan være enhed -stabil.
Undertiden skjuler op-amp-databladet denne kendsgerning, som f.eks. med AD8397 . Dets datablad fortæller dig, at det er “enhedsforøgelse stabil” på side 1, men derefter graver du i detaljerne og finder den første graf på side 9, der viser toppunkt i båndbredde vs forstærkningskurve ved enhedsforøgelse. Dette svarer effektivt til positiv feedback, hvilket betyder, at alt hvad du behøver, er en stimulus ved toppfrekvensen for at have en god chance for at skabe en oscillator. Du kan ende med et kredsløb, der fungerer fint på din arbejdsbænk, men som fejler andetsteds på grund af et andet RFI-miljø.
Svar
Du er for det meste interesseret i svinghastigheden, når udgangsspændingen er stor. (Flere volt) Ved lavere amplituder vil du være mere opmærksom på GBW-produktet. Nogle opamps citerer den fulde effektbåndbredde, BW ved maksimal outputamplitude. Generelt bestemmes dette af svinghastigheden.
Svar
Op-forstærkere kan bruges til mange formål. Generelt vil man have en svinghastighed, der er hurtig nok til, at op-forstærkeren aldrig vil være drejet hastighedsbegrænset under behandling af et “kontinuerligt” vekselstrømssignal. På den anden side, hvis en op-forstærker vil blive brugt til at behandle et diskontinuerligt signal, der repræsenterer et antal jævnstrømsniveauer i rækkefølge, vil output fra op-forstærkeren blive samplet et stykke tid efter indgangsændringerne kan en drejningshastighed, der er langsom, men stadig tilstrækkelig til, at outputen når det krævede niveau, før den samples, reducere sandsynligheden for overskridelse sammenlignet med en hurtigere svinghastighed.
En anden måde at se på ting er at sige, at hvis input til en op-forstærker “naturligt” vil være fri for overgange, ville det være skarpere end hvad der ønskes eller er nødvendigt i output, så skal man bruge en op-forstærker, hvis svinghastighed er mindst så hurtig som den maksimale svinghastighed, der vil blive beordret fra input. Hvis indgangen imidlertid kan indeholde ekstremt skarpe overgange, og udgangen ikke behøver at reproducere dem, kan brug af en svinghastighedsbegrænset forstærker, “gratis”, hjælpe med at reducere skarpheden af overgange i udgangen og ringning eller anden ubehag, som en sådan skarphed kan medføre. Brug af en op-forstærker med en højere svinghastighed end nødvendigt kan reducere mængden af hjælp, der yder.