È bene avere una velocità di risposta più alta? Quali sono alcuni degli effetti dovuti alle limitazioni della velocità di risposta?

I limiti della velocità di risposta causeranno distorsione ad alta frequenza e ampiezza di uscita. Se il tuo amplificatore ha una velocità di variazione limitata, linserimento di una forma donda periodica (sinusoidale, quadrata, ecc.) Produrrà qualcosa che assomiglia un po a unonda a dente di sega. Ciò può creare armoniche di frequenza che non sono presenti nel segnale originale, specialmente quando il segnale sorgente è unonda sinusoidale pura. In generale, è necessario disporre di una velocità di risposta sufficientemente elevata per la frequenza e la tensione di uscita più elevate che il circuito deve supportare.

La velocità di rotazione è un altro termine per la pendenza. La pendenza massima di unonda sinusoidale è uguale alla sua ampiezza moltiplicata per la sua frequenza angolare (derivata di \ $ A \ sin (2 \ pi ft) \ $ al passaggio per lo zero a \ $ t = 0 \ $ è \ $ 2 \ pi f A \ $). Quindi un segnale di 1 MHz a 1 V di ampiezza (2 V da picco a picco) ha una pendenza massima di \ $ 2 \ pi \ times 1 \ text {V} \ times 1 \ text {MHz} = 6,28 \ text {V} / \ mu \ text {s} \ $. Se il tuo amplificatore ha una velocità di variazione inferiore a \ $ 6.28 \ text {V} / \ mu \ text {s} \ $, allora otterrai unonda triangolare se provi a far sì che emetta unonda sinusoidale di 1 MHz 1 V. Si noti che la velocità di variazione ha a che fare con la tensione di uscita dellamplificatore operazionale, non con il guadagno. Detto questo, di solito colpisce maggiormente i circuiti ad alto guadagno perché i segnali tendono ad essere più grandi.

Negli amplificatori operazionali, la velocità di variazione e la larghezza di banda tendono a essere collegate: gli amplificatori operazionali ad alta velocità tendono ad avere velocità di risposta elevate, altrimenti non sarebbero molto utili. Le velocità di variazione elevate consentiranno a un amplificatore operazionale di overshoot o squillo a uno swing di uscita maggiore rispetto a un amplificatore operazionale con larghezza di banda equivalente ma una velocità di risposta più lenta. Velocità di risposta più lente possono aiutare a limitare il superamento e la suoneria in molti casi. da qualche parte. Gli amplificatori operazionali a velocità di variazione molto rapida richiedono unalimentazione a impedenza molto bassa. Ciò potrebbe richiedere il posizionamento di più condensatori di valori diversi molto vicini allamplificatore operazionale, generalmente una combinazione di capacità di massa e di bypass piccoli ad alta frequenza.

Le limitazioni della velocità di risposta possono essere utili per ridurre il contenuto armonico dei segnali digitali. Alcuni dispositivi hanno una propensione a produrre fronti molto veloci (es. FPGA) che, sebbene necessari per comunicazioni a larghezza di banda elevata, possono causare problemi con comunicazioni a velocità inferiore S. I bordi veloci possono accoppiarsi a tracce adiacenti e possono causare diafonia e interferenza intersimbolica. Limitare la velocità di risposta può mitigare questo problema. La trasmissione di dati seriali su una larghezza di banda limitata (ad esempio per un collegamento RF) sfrutta anche la limitazione della velocità di variazione per limitare la larghezza di banda del segnale.

Commenti

• Sì, uno slewrate limitato causerà una distorsione ad ampiezze e frequenze elevate ma penso sia più caratterizzato dal filtraggio passa-basso piuttosto che dallarmonico generazione che avrebbe bisogno di risposte ancora più alte per diventare significativa. La limitazione dello slewrate è usata per prevenire le armoniche nelle linee di comunicazione.
• Beh, dipende dal segnale di cui ‘ stai parlando. Unonda sinusoidale perfetta non ha armoniche, ma unonda sinusoidale inviata attraverso un amplificatore a velocità limitata guadagnerà alcune armoniche a causa della distorsione. Nei sistemi di comunicazione, londa di partenza è unonda quadra che può avere armoniche fino a frequenze incredibilmente alte a causa della pendenza dei bordi. La limitazione della velocità di risposta la fa sembrare più simile a unonda sinusoidale e di conseguenza attenua alcune di queste armoniche.

Ci sono molti problemi che possono derivare da una velocità di variazione “eccessiva”:

• La velocità di variazione è leggermente correlata alla larghezza di banda dellamplificatore operazionale, quindi lutilizzo di un amplificatore operazionale con una velocità di variazione di quanto effettivamente richiesto significa che stai rendendo il tuo circuito sensibile a cose a cui non ha bisogno di essere sensibile.

• Un amplificatore operazionale con una velocità di risposta elevata ha maggiori probabilità di essere squillo . Potrebbe essere necessario compensare il circuito per risolvere il problema.

• Gli amplificatori operazionali molto veloci spesso non lo fanno come essere eseguito a guadagno unitario.

  Alcuni fogli dati dellamplificatore operazionale usciranno subito e ti diranno questo. Un esempio sono i OPA227 e OPA228 . LOPA228 è circa 4 × più veloce, ma è stabile solo con guadagni pari o superiori a 5. LOPA227 ha un limite di fase allinterno che ne limita la larghezza di banda, consentendogli di essere unitario -diventa stabile.

  A volte il foglio dati dellamplificatore operazionale nasconde questo fatto, come con AD8397 . Il suo foglio dati ti dice che “s “guadagno unitario stabile” a pagina 1, ma poi scavi nei dettagli e trovi il primo grafico a pagina 9 che mostra il picco nella curva di larghezza di banda rispetto al guadagno a guadagno unitario. Ciò equivale effettivamente a un feedback positivo, il che significa che tutto ciò di cui hai bisogno è uno stimolo alla frequenza di picco per avere buone possibilità di creare un oscillatore. Potresti ritrovarti con un circuito che funziona bene sul tuo banco di lavoro ma non funziona altrove a causa di un diverso ambiente RFI.

Ti interessa principalmente la velocità di variazione, quando la tensione di uscita è grande. (Diversi volt) Ad ampiezze inferiori ti interesserà di più il prodotto GBW. Alcuni amplificatori operazionali citeranno la larghezza di banda a piena potenza, il BW alla massima ampiezza di uscita. In generale questo sarà determinato dalla velocità di risposta.

Gli amplificatori operazionali possono essere utilizzati per molti scopi. Generalmente, si vorrà avere una velocità di variazione che sia abbastanza veloce da non farla mai essere limitato alla velocità di variazione durante lelaborazione di un segnale CA “continuo”. Daltra parte, se un amplificatore operazionale verrà utilizzato per elaborare un segnale discontinuo che rappresenta un numero di livelli CC in sequenza, luscita dellamplificatore operazionale verrà campionata qualche tempo dopo che linput cambia, una velocità di variazione che è lenta ma ancora sufficiente affinché luscita raggiunga il livello richiesto prima di essere campionata può ridurre la probabilità di overshoot rispetto a una velocità di variazione più veloce.

Un altro modo guardare le cose significa dire che se lingresso di un amplificatore operazionale sarà “naturalmente” privo di transizioni, sarebbe più nitido di ciò che si vuole o è necessario nelloutput, allora si dovrebbe usare un amplificatore operazionale il cui slew rate sia almeno veloce quanto lo slew rate massimo che verrà comandato dallingresso. Se, tuttavia, lingresso può contenere transizioni estremamente nitide e luscita non ha bisogno di riprodurle, luso di un amplificatore con velocità di variazione limitata può, “gratuitamente”, aiutare a ridurre la nitidezza delle transizioni in uscita e squilli o altri fastidi che tale nitidezza potrebbe causare. Luso di un amplificatore operazionale con una velocità di risposta maggiore del necessario potrebbe ridurre la quantità di aiuto che fornisce.