Är det bra att ha en högre svänghastighet? Vilka är några av effekterna på grund av begränsningar av svänghastigheten?

Gränsvärden för svänghastighet orsakar förvrängning vid hög utgångsfrekvens och amplitud. Om din förstärkare är begränsad för svänghastighet, kommer att sätta in en periodisk vågform (sinus, kvadrat osv.) Resultera i något som ser ut som en sågtandvåg. Detta kan skapa frekvensövertoner som inte finns i originalsignalen, särskilt när källsignalen är en ren sinusvåg. Generellt måste du ha en tillräckligt hög svänghastighet för den högsta frekvensen och utspänningen som din krets behöver stödja.

Svänghastigheten är en annan term för lutning. En sinusvågs maximala lutning är lika med dess amplitud gånger dess vinkelfrekvens (derivat av \ $ A \ sin (2 \ pi ft) \ $ vid nollkorsningen vid \ $ t = 0 \ $ är \ $ 2 \ pi f A \ $). Så en 1 MHz signal vid 1 V amplitud (2 V topp till topp) har en maximal lutning på \ $ 2 \ pi \ gånger 1 \ text {V} \ gånger 1 \ text {MHz} = 6,28 \ text {V} / \ mu \ text {s} \ $. Om din förstärkare har en svänghastighet på mindre än \ $ 6,28 \ text {V} / \ mu \ text {s} \ $, får du en triangelvåg om du försöker få den att mata ut en 1 MHz 1 V sinusvåg. Observera att svänghastigheten har att göra med op-förstärkarens utgångsspänning, inte förstärkningen. Med detta sagt påverkar det vanligtvis högförstärkningskretsar mer eftersom signalerna tenderar att vara större.

I op-förstärkare tenderar svänghastighet och bandbredd att länkas – höghastighetsförstärkare tenderar att ha snabba svänghastigheter, annars skulle de inte vara mycket användbara. Snabba svänghastigheter gör att en op-förstärkare kan överskjutning eller ringning vid en större utgångssving än en op-förstärkare med motsvarande bandbredd men en långsammare svänghastighet. Långare svänghastigheter kan hjälpa till att begränsa överskjutning och ringning i många fall. En annan sak att tänka på är strömförsörjningen – utströmmen måste komma från någonstans. Mycket snabb förstärkningsförstärkare kräver en mycket låg impedans strömförsörjning. Detta kan kräva att man placerar flera kondensatorer med olika värden mycket nära förstärkaren. p>

Begränsningar av svänghastighet kan vara till hjälp för att minska det harmoniska innehållet i digitala signaler. Vissa enheter har en benägenhet att producera mycket snabba kanter (t.ex. FPGA), som, även om det är nödvändigt för kommunikation med hög bandbredd, kan orsaka problem med kommunikation med lägre hastighet s. Snabba kanter kan kopplas till intilliggande spår och kan orsaka överhörning och intersymbolstörningar. Att begränsa svänghastigheten kan mildra detta. Sändning av seriell data över en begränsad bandbredd (t.ex. för en RF-länk) utnyttjar också svänghastighetsbegränsning för att begränsa signalbredden.

Kommentarer

• Ja, en begränsad slewrate kommer att orsaka förvrängning vid höga amplituder och freq men det skulle jag tro mer karakteriseras av lågpassfiltrering snarare än harmonisk generation som skulle behöva ännu högre slavar för att bli betydande. Slewrate-begränsning används för att förhindra övertoner i kommunikationslinjer.
• Tja, det beror på vilken signal du ’ talar om. En perfekt sinusvåg har inga övertoner, men en sinusvåg som skickas genom en begränsad förstärkare för svänghastighet kommer att få vissa övertoner på grund av distorsionen. I kommunikationssystem är startvåg en kvadratvåg som kan ha övertoner upp till otroligt höga frekvenser på grund av kanternas lutning. Begränsning av svänghastighet gör att den ser mer ut som en sinusvåg och som ett resultat dämpar några av dessa övertoner.

Det finns flera problem som kan bero på att ha ”för mycket” svänghastighet:

• Svänghastighet korrelerar löst med op-amp bandbredd, så att använda en op-amp med en mycket högre svänghastighet än vad som faktiskt krävs betyder att du ”gör din krets känslig för saker som den inte behöver vara känslig för.

• En förstärkare med hög svänghastighet är mer benägna att ringer . Du kanske måste kompensera kretsen för att åtgärda detta.

• Riktigt snabba förstärkare gör ofta inte som att köras med enhetsvinst.

  Vissa datablad för op-amp kommer direkt och berättar detta. Ett exempel är OPA227 och OPA228 . OPA228 är ungefär 4 × snabbare, men är bara stabil i vinster på 5 eller högre. OPA227 har ett fasledningslock inuti som begränsar dess bandbredd, vilket gör att den kan vara enhet -blir stabil.

  Ibland döljer op-amp-databladet detta faktum, till exempel med AD8397 . Dess datablad säger att det är ”enhetsförstärkning stabil” på sidan 1, men sedan gräver du in i detaljerna och hittar den första grafen på sidan 9 som visar topp i bandbredd vs förstärkningskurva vid enhetsförstärkning. Detta motsvarar effektivt positiv feedback, vilket betyder att allt du behöver är en stimulans vid toppfrekvensen för att ha en god chans att skapa en oscillator. Du kan sluta med en krets som fungerar bra på din arbetsbänk men misslyckas någon annanstans på grund av en annan RFI-miljö.

Op-förstärkare kan användas för många ändamål. I allmänhet vill man ha en svänghastighet som är tillräckligt snabb för att förstärkaren aldrig ska begränsas vid bearbetning av en ”kontinuerlig” växelströmssignal. Å andra sidan, om en op-förstärkare kommer att användas för att behandla en diskontinuerlig signal som representerar ett antal likströmsnivåer i sekvens, samplas utsignalen från op-amp en tid efter att ingången ändrats kan en svänghastighet som är långsam men ändå tillräcklig för att utgången ska nå önskad nivå innan den samplas, minska sannolikheten för överskridning jämfört med en snabbare svänghastighet.

Ett annat sätt att titta på saker är att säga att om ingången till en op-förstärkare ”naturligtvis” är fri från övergångar skulle det vara skarpare än vad som önskas eller behövs i utgången, då ska man använda en op-förstärkare vars svänghastighet är åtminstone lika snabbt som den maximala svänghastigheten som kommer att kommandot från ingången. Om emellertid ingången kan innehålla extremt skarpa övergångar och utgången inte behöver reproducera dem, med hjälp av en svänghastighetsbegränsad förstärkare kan, ”gratis”, bidra till att minska skärpan hos övergångarna i utgången och ringning eller annan otäckhet som en sådan skärpa kan orsaka. Användning av en förstärkare med högre svänghastighet än vad som behövs kan minska mängden hjälp som ger.