Er det bra å ha en høyere slew rate? Hva er noen av effektene på grunn av begrensninger i slew rate?

Grenser for svinghastighet vil forårsake forvrengning ved høy utgangsfrekvens og amplitude. Hvis forsterkeren din er begrenset til å drepe, vil det å sette inn en periodisk bølgeform (sinus, firkant osv.) Resultere i noe som ser litt ut som en sagtannbølge. Dette kan skape frekvensovertoner som ikke er tilstede i originalsignalet, spesielt når kildesignalet er en ren sinebølge. Generelt sett må du ha en høy nok svinghastighet for den høyeste frekvensen og utgangsspenningen som kretsen din trenger for å støtte.

Slew rate er et annet begrep for skråning. Den maksimale hellingen til en sinusbølge er lik amplituden ganger vinkelfrekvensen (derivat av \ $ A \ sin (2 \ pi ft) \ $ ved nullovergangen ved \ $ t = 0 \ $ er \ $ 2 \ pi f A \ $). Så et 1 MHz signal ved 1 V amplitude (2 V topp til topp) har en maksimal helling på \ $ 2 \ pi \ ganger 1 \ tekst {V} \ ganger 1 \ tekst {MHz} = 6,28 \ tekst {V} / \ mu \ text {s} \ $. Hvis forsterkeren din har en slew rate på mindre enn \ $ 6,28 \ text {V} / \ mu \ text {s} \ $, vil du få en trekantbølge hvis du prøver å få den til å sende en 1 MHz 1 V sinusbølge. Merk at slew rate har å gjøre med utgangsspenningen til op amp, ikke forsterkningen. Når det er sagt, påvirker det vanligvis kretser med høy forsterkning mer fordi signalene pleier å være større.

I op-forsterkere har svinghastighet og båndbredde en tendens til å være sammenkoblet – høyhastighets op-forsterkere har en tendens til å ha raske svinghastigheter, ellers ville de ikke vært veldig nyttige. Raske svinghastigheter vil tillate en op-amp overskrid eller ring ved større utgangssving enn en op-forsterker med tilsvarende båndbredde, men en lavere svinghastighet. Langsommere svinghastigheter kan bidra til å begrense overskridelse og ringing i mange tilfeller. En annen ting å vurdere er strømforsyningen – utgangsstrømmen må komme fra Et sted. Svært raske svinghastighetsforsterkere krever en veldig lav impedans strømforsyning. Dette kan kreve at du plasserer flere kondensatorer med forskjellige verdier veldig nær op-forsterkeren – generelt en kombinasjon av stor, bulk kapasitans og små, høyfrekvente bypass-hetter.

Begrensninger i svinghastighet kan være nyttige for å redusere det harmoniske innholdet i digitale signaler. Noen enheter har en tendens til å produsere veldig raske kanter (f.eks. FPGAer), som, selv om det er nødvendig for kommunikasjon med høy båndbredde, kan forårsake problemer med kommunikasjon med lavere hastighet s. Raske kanter kan kobles til tilstøtende spor og kan forårsake interferens og krysstale. Å begrense slew rate kan redusere dette. Overføring av seriedata over en begrenset båndbredde (f.eks. For en RF-kobling) drar også nytte av begrensningen av svinghastigheten for å begrense båndbredden til signalet.

Kommentarer

• Ja, en begrenset slewate vil føre til forvrengning ved høye amplituder og freq, men det ville jeg tro mer preget av lowpass-filtrering i stedet for harmonisk generasjon som vil trenge enda høyere slewrates for å bli betydelig. Slewrate-begrensning brukes til å forhindre harmoniske i kommunikasjonslinjer.
• Vel, det kommer an på hvilket signal du ‘ snakker om. En perfekt sinebølge har ingen harmonier, men en sinusbølge som sendes gjennom en begrenset forsterker med svinghastighet vil få noen harmoniske på grunn av forvrengningen. I kommunikasjonssystemer er startbølgen en firkantbølge som kan ha harmoniske opp til utrolig høye frekvenser på grunn av kantens skråning. Begrensning av svinghastighet får det til å se mer ut som en sinusbølge og demper derfor noen av disse overtonene.

Det er flere problemer som kan stamme fra å ha «for mye» slew rate:

• Slew rate korrelerer løst med op-amp båndbredde, så bruk en op-amp med mye høyere drepehastighet enn det som faktisk kreves betyr at du «gjør kretsen din sensitiv for ting den ikke trenger å være følsom for.

• En op-amp med høy slew rate er mer sannsynlig å være utsatt for ringing . Du må kanskje kompensere kretsen for å fikse dette.

• Virkelig raske op-forsterkere gjør ofte ikke som å bli kjørt med enhetsgevinst.

  Noen datablad for op-amp kommer rett ut og forteller deg dette. Et eksempel er OPA227 og OPA228 . OPA228 er omtrent 4 × raskere, men er bare stabil i gevinster på 5 eller høyere. OPA227 har en faseledning inni som begrenser båndbredden, slik at den kan være enhet -stabil.

  Noen ganger skjuler dataarket for op-amp dette faktumet, for eksempel med AD8397 . Dataarket forteller deg at det er «enhetsgevinst stabil» på side 1, men så graver du deg inn i detaljene og finner den første grafen på side 9 som viser topp i båndbredde vs forsterkningskurve ved enhetsgevinst. Dette utgjør effektivt tilbakemeldinger, noe som betyr at alt du trenger er en stimulans ved toppfrekvensen for å ha en god sjanse til å lage en oscillator. Du kan ende opp med en krets som fungerer bra på arbeidsbenken din, men mislykkes andre steder på grunn av et annet RFI-miljø.

Op-forsterkere kan brukes til mange formål. Generelt vil man ha en slew rate som er rask nok til at op amp aldri vil være begrenset når det behandles et «kontinuerlig» vekselstrømssignal. På den annen side, hvis en op amp vil bli brukt til å behandle et diskontinuerlig signal som representerer et antall likestrømnivåer i rekkefølge, vil utgangen fra op amp bli samplet en stund etter at inngangen endres, kan en drepehastighet som er treg, men likevel tilstrekkelig for at utgangen når det nødvendige nivået før den samples, redusere sannsynligheten for overskridelse sammenlignet med en raskere svinghastighet.

En annen måte å se på ting er å si at hvis inngangen til en op-amp «naturlig» vil være fri for overganger som ville være skarpere enn hva som er ønsket eller nødvendig i utgangen, så bør man bruke en op-forsterker hvis svinghastighet er minst så rask som den maksimale svinghastigheten som vil bli kommandert fra inngangen. Hvis inngangen derimot kan inneholde ekstremt skarpe overganger og utgangen ikke trenger å reprodusere dem, kan det ved hjelp av en begrenset forsterker, «gratis», bidra til å redusere skarpheten på overgangene i utgangen og ringing eller annen stygghet som en slik skarphet kan forårsake. Bruk av en op-amp med høyere svinghastighet enn nødvendig kan redusere mengden hjelp som gir.