É bom ter uma taxa de variação mais alta? Quais são alguns dos efeitos devido às limitações da taxa de variação?

Os limites da taxa de variação causarão distorção em alta frequência e amplitude de saída. Se o seu amplificador tiver uma taxa de variação limitada, colocar uma forma de onda periódica (senoidal, quadrada etc.) resultará em algo que se parece um pouco com uma onda dente de serra. Isso pode criar harmônicos de frequência que não estão presentes no sinal original, especialmente quando o sinal de origem é uma onda senoidal pura. Geralmente, você precisa ter uma taxa de variação alta o suficiente para a mais alta frequência e tensão de saída que seu circuito precisa suportar.

A taxa de variação é outro termo para inclinação. A inclinação máxima de uma onda senoidal é igual à sua amplitude vezes a sua frequência angular (derivada de \ $ A \ sin (2 \ pi ft) \ $ no cruzamento zero em \ $ t = 0 \ $ é \ $ 2 \ pi f A \ $). Portanto, um sinal de 1 MHz com amplitude de 1 V (2 V pico a pico) tem uma inclinação máxima de \ $ 2 \ pi \ vezes 1 \ text {V} \ vezes 1 \ text {MHz} = 6,28 \ text {V} / \ mu \ text {s} \ $. Se o seu amplificador tem uma taxa de variação inferior a \ $ 6,28 \ text {V} / \ mu \ text {s} \ $, então você obterá uma onda triangular se tentar fazê-la produzir uma onda senoidal de 1 V de 1 MHz. Observe que a taxa de variação tem a ver com a tensão de saída do amplificador operacional, não com o ganho. Dito isso, geralmente afeta mais os circuitos de alto ganho porque os sinais tendem a ser maiores.

Em amplificadores operacionais, a taxa de variação e a largura de banda tendem a estar vinculadas – os amplificadores operacionais de alta velocidade tendem a ter taxas de variação rápidas, caso contrário, não seriam muito úteis. As taxas de variação rápidas permitirão que um amplificador operacional overshoot ou toque em uma oscilação de saída maior do que um amplificador operacional com largura de banda equivalente, mas uma taxa de variação mais lenta. Taxas de variação mais lentas podem ajudar a limitar o overshoot e zumbido em muitos casos. Outra coisa a considerar é a fonte de alimentação – a corrente de saída deve vir de Os amplificadores operacionais de taxa de variação muito rápida exigem uma fonte de alimentação de impedância muito baixa. Isso pode exigir a colocação de vários capacitores de valores diferentes muito próximos do amplificador operacional – geralmente uma combinação de capacitância volumosa grande e capacitores de bypass de alta frequência pequenos. p>

As limitações da taxa de variação podem ser úteis para reduzir o conteúdo harmônico dos sinais digitais. Alguns dispositivos têm uma propensão para produzir bordas muito rápidas (por exemplo, FPGAs) que, embora necessárias para comunicações de alta largura de banda, podem causar problemas com comunicação de baixa velocidade s. Bordas rápidas podem se acoplar a traços adjacentes e podem causar diafonia e interferência intersimbólica. Limitar a taxa de variação pode atenuar isso. A transmissão de dados seriais através de uma largura de banda limitada (por exemplo, para um link de RF) também aproveita a limitação da taxa de variação para confinar a largura de banda do sinal.

Comentários

• Sim, um slewrate limitado causará distorção em amplitudes e freq altas, mas eu acho que seria mais caracterizado por filtragem passa-baixo do que harmônico geração que precisaria de taxas ainda maiores para se tornar significativa. A limitação de Slewrate é usada para evitar harmônicos nas linhas de comunicação.
• Bem, depende de qual sinal você ‘ está falando. Uma onda senoidal perfeita não tem harmônicos, mas uma onda senoidal enviada através de um amplificador de taxa de variação limitada ganhará alguns harmônicos devido à distorção. Em sistemas de comunicação, a onda inicial é uma onda quadrada que pode ter harmônicos até frequências incrivelmente altas devido à inclinação das bordas. A limitação da taxa de variação faz com que pareça mais com uma onda senoidal e, como resultado, atenua alguns desses harmônicos.

Existem vários problemas que podem resultar de uma taxa de variação “muito”:

• A taxa de variação se correlaciona vagamente com a largura de banda do amplificador operacional, portanto, usar um amplificador operacional com um a taxa de variação do que é realmente necessário significa que você está tornando seu circuito sensível a coisas às quais ele não precisa ser sensível.

• Um amplificador operacional com uma alta taxa de variação tem mais probabilidade de ser suscetível a toque . Você pode ter que compensar o circuito para consertar isso.

• Amps operacionais realmente rápidos geralmente não como ser executado com ganho de unidade.

  Algumas folhas de dados op-amp virão direto e dirão isso. Um exemplo é o OPA227 e OPA228 . O OPA228 é cerca de 4 × mais rápido, mas só é estável em ganhos de 5 ou acima. O OPA227 tem um limite de fase interna que limita sua largura de banda, permitindo que seja unitário -ganhar estável.

  Às vezes, a folha de dados do amplificador operacional esconde esse fato, como com o AD8397 . Sua folha de dados informa que “s “ganho de unidade estável” na página 1, mas então você se aprofunda nos detalhes e encontra o primeiro gráfico na página 9, que mostra o pico na largura de banda vs curva de ganho no ganho de unidade. Isso efetivamente equivale a um feedback positivo, o que significa que tudo de que você precisa é um estímulo na frequência de pico para ter uma boa chance de criar um oscilador. Você pode acabar com um circuito que funciona bem em sua bancada de trabalho, mas falha em outro lugar devido a um ambiente RFI diferente.

Você se preocupa principalmente com a taxa de variação, quando a tensão de saída é alta. (Vários volts) Em amplitudes mais baixas, você se preocupará mais com o produto GBW. Alguns opamps citarão a largura de banda de potência total, o BW na amplitude de saída máxima. Em geral, isso será determinado pela taxa de variação.

Os amplificadores operacionais podem ser usados para muitos propósitos. Geralmente, deve-se ter uma taxa de variação rápida o suficiente para que o amplificador operacional nunca ser limitado pela taxa de variação durante o processamento de um sinal AC “contínuo”. Por outro lado, se um amplificador operacional for usado para processar um sinal descontínuo que representa uma série de níveis DC em sequência, a saída do amplificador operacional será amostrada algum tempo após a mudança de entrada, uma taxa de variação que é lenta, mas ainda suficiente para a saída atingir o nível necessário antes de ser amostrada, pode reduzir a probabilidade de ultrapassagem em comparação com uma taxa de variação mais rápida.

Outra maneira de olhar para as coisas é dizer que se a entrada para um amplificador operacional “naturalmente” estiver livre de transições que seriam mais nítidas o que é desejado ou necessário na saída, deve-se usar um amplificador operacional cuja taxa de variação seja pelo menos tão rápida quanto a taxa de variação máxima que será comandada na entrada. Se, no entanto, a entrada pode conter transições extremamente nítidas e a saída não precisa reproduzi-las, o uso de um amplificador com taxa de variação limitada pode, “gratuitamente”, ajudar a reduzir a nitidez das transições na saída e zumbidos ou outras imperfeições que tal nitidez possa causar. O uso de um amplificador operacional com uma taxa de variação maior do que o necessário pode reduzir a quantidade de ajuda fornecida.