Taux d'allumage de l'ampli OP: travail et ses applications

Le taux de SLAEW d'un amplificateur opérationnel (AMP OP) est la rapidité avec laquelle la tension de sortie peut changer en réponse à un signal d'entrée en évolution rapide.Il est important car il permet à l'ampli OP de gérer les signaux rapides sans distorsion, en gardant les signaux clairs et précis dans diverses applications électroniques.Ce taux, mesuré en volts par microseconde (v / µs), où il y a des signaux à haute fréquence ou des changements rapides de l'entrée.

Cet article jette un aperçu détaillé de la façon dont les différents choix de conception dans les amplificateurs, comme la compensation de fréquence, la configuration de l'étape de sortie et la capacité interne, affectent le fonctionnement des amplifiants.Il parle également de l'équilibre entre le taux de balayage et la bande passante, et compare différents amplificateurs pour aider à choisir le bon pour des utilisations spécifiques.

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Figure 1: circuit de mesure du taux de coulé

Facteurs influençant le taux d'allumage dans les amplificateurs opérationnels

Plusieurs éléments affectent ce taux, influençant les performances globales de l'ampleur op.

Compensation de fréquence est important de maintenir une stable à amplifications opérationnelles dans diverses conditions.Il s'agit d'utiliser des pièces internes comme les condensateurs de compensation et des boucles de rétroaction pour éviter des problèmes tels que les oscillations à haute fréquence.Cependant, ces pièces ralentissent également la rapidité avec laquelle l'ampleur op peut répondre à des changements rapides dans le signal d'entrée, limitant le taux de balayage.Ainsi, bien qu'ils aident à la stabilité, ils réduisent également la vitesse de l'ampleur op pour réagir aux changements soudains.

Figure 2: Compensation de fréquence de l'amplificat

La conception de l'étape de sortie Dans un AMP-OP est un autre facteur principal qui a un impact sur le taux de balayage.Cette étape comprend des composants comme les transistors de sortie et les circuits qui fournissent le besoin de courant pour conduire la charge.La taille et la conception de ces pièces déterminent la quantité de courant fournie pour charger ou décharger tous les condensateurs connectés qui affectent directement le taux de Slow.Par exemple, des transistors plus importants peuvent fournir plus de courant, permettant à la tension de sortie de changer plus rapidement.De même, les circuits qui augmentent le courant peuvent aider l'ampleur à répondre plus rapidement à des changements d'entrée soudains, améliorant le taux de balayage.

Figure 3: Conception d'étape de sortie d'amplifications opérationnelles

À l'intérieur d'un AMP-OP, différents condensateurs stockent et relâchent la charge au fur et à mesure que l'appareil fonctionne. Le montant total de la capacité interne Dans les réseaux de rétroaction et de compensation, influence le taux de balayage.Cette capacité contrôle la rapidité avec laquelle l'amplificateur op peut charger et se décharger, affectant la vitesse à laquelle la sortie peut suivre les modifications d'entrée. Le produit de bande passante de gain (GBP) d'un ampoule d'opterreaux fixe une limite à la rapidité avec laquelle la sortie peut suivre le signal d'entrée tout en étant précis.Un GBP plus élevé signifie que l'ampleur op peut gérer des fréquences plus élevées sans perdre de précision, conduisant à un meilleur taux de balayage.

Figure 4: bande passante de gain d'amplifications opérationnelles

Distorsion du taux d'étalon dans les amplificateurs opérationnels

Figure 5: Taux de balayage

Lorsque le taux de daltonisme d'un ampli op est dépassé, la distorsion du signal de sortie devient apparente, en particulier avec les ondes sinusoïdales.Une onde sinusoïdale augmente et tombe en douceur, et le changement le plus rapide se produit au point de croisement zéro.Si la fréquence ou la résistance de l'onde sinusoïdale est trop élevée pour l'ampleur de l'opération, la sortie ne ressemblera pas à l'onde sinusoïdale lisse qui est entrée.Sortir assez rapidement pour suivre l'entrée.

Cette sortie triangulaire est un signe clair de ce que l'on appelle la distorsion du taux de balayage.Ce type de distorsion est un problème car il modifie non seulement la forme de la forme d'onde, mais introduit également des fréquences indésirables qui peuvent gâcher d'autres parties du circuit.Cette situation montre clairement comment un AMP-OP peut lutter avec des changements rapides dans le signal d'entrée.

Pour éviter la distorsion du taux de balayage, il est important de choisir une amplification avec un taux de balayage supérieur au changement de tension le plus rapide que vous attendez dans votre application.Pensez à la résistance et à la vitesse du signal pour déterminer le taux de balayage droit.De cette façon, l'ampleur op peut gérer des changements rapides sans gâcher la sortie.

Figure 6: Distorsion du taux d'allumage

Calcul du taux de balayage requis

La formule utilisée pour calculer le taux de balayage requis est:

Dans cette formule:

• est la fréquence la plus élevée du signal que vous souhaitez amplifier (mesurée à Hertz, Hz).

• est la tension de crête de ce signal (mesuré en volts, v).

Disons que vous souhaitez amplifier un signal qui a une tension de pointe de 5V et une fréquence de 25 kHz.Vous calculeriez le taux de balayage comme suit:

Lorsque vous multipliez ces valeurs, vous obtenez:

Enfin, comparez le taux de balayage calculé avec les spécifications de l'amplificateur opérationnel que vous prévoyez d'utiliser.Le taux de daltonisme de l'ampleur de l'opération doit être au moins élevé que la valeur calculée pour assurer un fonctionnement sans distorsion.

Figure 7: Formule de taux d'allumage

Voici un autre exemple.Imaginez que vous devez conduire un signal sinusoïdal avec les caractéristiques suivantes:

• Tension de pointe à crête: 5V

• Fréquence maximale: 1 MHz (1 million de cycles par seconde)

Notre objectif est de calculer le taux de balayage minimum requis pour qu'un ampli op pour gérer ce signal sans distorsion.

Pour décomposer les valeurs d'un signal de pic à pic de 5 V, nous calculons d'abord la tension de crête.La tension de crête est la moitié de la tension de crête à pic.Pour un signal avec une valeur de pic à crête de 5V, la tension de crête () serait de 2,5 V, comme calculé par la formule:

De plus, la fréquence maximale () est fourni comme 1 MHz.

Le taux de balayage (SR) est une mesure de la rapidité avec laquelle la sortie d'un ampli op peut changer.Pour éviter la distorsion, le taux de balayage doit être suffisamment rapide pour suivre le signal.La formule pour calculer le taux de balayage est:

Insérons les valeurs dans la formule:

Cela simplifie:

Ainsi, pour vous assurer que votre ampli opérationnel peut gérer le signal de pic à pic 5V à une fréquence de 1 MHz sans distorsion, il doit avoir un taux de balayage d'au moins 15,7 V / μs.

Taux de balayage vs bande passante

La connexion entre le taux de balayage et la bande passante dans les amplificateurs opérationnels est nécessaire à leur capacité à gérer les signaux à haute fréquence.Un taux de balayage plus élevé permet à la tension de sortie de changer plus rapidement et peut améliorer la bande passante de l'amplificateur dans certains cas.Cependant, un taux de balayage rapide ne garantit pas une large bande passante.La bande passante est également limitée par des facteurs tels que la compensation interne de l'ampli OP et la conception de ses étapes internes.Ces contraintes soulignent que même si le taux de balayage et la bande passante sont importants, ils ne sont pas directement équivalents les uns aux autres, et les deux doivent être pris en compte pour des performances optimales.

Lorsque vous concevez des circuits, vous devez équilibrer soigneusement le taux de balayage et la bande passante pour répondre aux exigences des applications spécifiques.Si le taux de balayage est trop faible, l'amplificateur peut déformer les signaux qui changent rapidement, même si la bande passante semble suffisante sur le papier.À l'inverse, un amplificateur avec une bande passante limitée aura du mal à amplifier avec précision les signaux à haute fréquence, quel que soit son taux de coulé.Cette interdépendance signifie que les deux facteurs doivent être évalués ensemble pour éviter les problèmes d'intégrité du signal.

La sélection d'un amplificateur opérationnel nécessite de considérer ensemble le taux de balayage et la bande passante.L'ampli op choisi doit être capable de gérer la plage dynamique complète et le spectre de fréquence du signal d'entrée pour éviter des problèmes tels que la distorsion ou la perte du signal.

Figure 8: Bande passante et taux de balayage

Rate d'allumage de différents amplificateurs

Opérationnel Amplificateur	Taux de balayage (TYP) (V / µs)	jeQ (typ) (mA)	Typique Application
LM741	0,5	2.8	Usage général, traitement audio
TL081	13	3.6	Amplificateurs audio et vidéo, filtres actifs
OPA2134	20	4	Équipement audio professionnel, amplis haute fidélité
LM324	0,5	0.8	Électronique grand public, amplificateurs de capteurs
AD823	30	2.8	Conditionnement du signal à grande vitesse, pilotes ADC
NE5532	9	8	Pré-amplificateurs audio, Consoles de mélange
LT1014	0,2	0,35	Instrumentation de précision, DMMS
LM358	0.6	0.7	Applications à faible puissance, appareils de batterie
MCP602	2.3	1	Dispositifs portables, amplificateurs de photodiode
ADA4898	1000	10	Communication à grande vitesse, systèmes radar
OPA369	0,05	0.9	Appareils portables à faible puissance, amplificateurs de capteurs
OPA333	0,5	0,17	Instrumentation médicale, capteurs de précision
OPA277	0.8	2.5	Traitement analogique de précision, équipement de test
OPA129	1.5	6.5	Tampon à haute impédance, instruments médicaux
OPA350	10	5.5	Amplificateurs vidéo, pilotes de câble
OPA211	27	3.6	Acquisition de données haute performance, amplificateurs audio
OPA827	25	4.5	Préamplis audio, tampons ADC, amplificateurs de sortie DAC
OPA835	560	3.9	Amplificateurs à large bande, traitement du signal à grande vitesse
OPA847	6000	20	RF / IF Gain Blocs, Communications à grande vitesse

Conclusion

Le taux de balayage est une caractéristique des amplificateurs opérationnels qui affectent la façon dont ils gèrent les signaux rapides et maintiennent la clarté du signal.L'article traite de divers facteurs influençant le taux de Slow, tels que la compensation interne, la conception de la stade de sortie et les limitations de la bande passante.Il comprend une formule pour calculer le taux de balayage requis et explore la relation entre le taux de balayage et la bande passante.L'article compare également les amplificateurs en fonction de leurs taux de balayage et offre des conseils pratiques pour faire correspondre les capacités des amplificateurs à des besoins spécifiques, empêchant des problèmes comme la distorsion du taux de balayage.Dans l'ensemble, cette explication détaillée aide à mieux comprendre les amplifications opérationnelles et à améliorer les systèmes électroniques.

Questions fréquemment posées [FAQ]

1. Que se passe-t-il si le taux de balayage est élevé?

Lorsqu'un amplificateur opérationnel (AMP OP) a un taux de balayage élevé, il peut répondre rapidement aux changements de son signal d'entrée, permettant à la tension de sortie de s'adapter rapidement.Cette capacité est bonne pour les applications nécessitant un traitement rapide du signal, telles que les communications vidéo ou RF.Cependant, un taux de balayage très élevé peut également présenter des défis.Il peut provoquer des oscillations ou une instabilité dans le circuit dans les systèmes de rétroaction.En outre, des transitions plus rapides peuvent introduire plus de bruit à haute fréquence dans le circuit, potentiellement à partir de lignes d'alimentation ou de signaux numériques à grande vitesse à proximité.

2. Comment contrôlez-vous le taux de balayage?

Le contrôle du taux de Slow dans un amplificateur opérationnel (AMP OP) consiste à ajuster la configuration interne de l'ampli op ou à modifier la conception du circuit.Une méthode consiste à sélectionner un ampli OP avec un taux de balayage inhérent qui correspond aux besoins de votre application, vous permettant d'éviter les problèmes liés à une vitesse excessive ou insuffisante.Une autre méthode consiste à modifier le réseau de rétroaction en modifiant les valeurs de résistance ou de condensateur qui peuvent affecter la rapidité avec laquelle l'ampli OP réagit aux changements d'entrée, fournissant un moyen pratique de régler les performances sans remplacer l'ampli OP.Les techniques de compensation externe, telles que l'ajout de condensateurs de pontage ou de circuits de snobber, peuvent aider à gérer le taux de Slow en améliorant la stabilité et en réduisant les oscillations indésirables.

3. Le taux de balayage est-il un taux de rampe?

Oui, le taux de balayage est souvent considéré comme un type de taux de rampe.Il décrit la vitesse maximale à laquelle la sortie d'un ampli op peut changer et exprimée en volts par microseconde (v / µs).Ce taux s'apparente à une rampe en ce qu'il limite la hausse de la tension de sortie, un peu comme une rampe contrôle l'angle d'ascension ou de descente.

4. Quelle est la différence entre le taux de balayage et le temps de montée?

Le taux de daltonisme et le temps de montée sont des paramètres liés mais distincts dans le traitement du signal.Le taux de Slow mesure la rapidité avec laquelle la sortie d'un amplificateur opérationnel peut changer, indiquant le taux maximal de variation indépendamment de la fréquence du signal.En revanche, le temps de montée fait référence au temps nécessaire à un signal pour passer d'une valeur basse spécifiée (10%) à une valeur élevée (90%) de son amplitude maximale, et elle dépend de la fréquence du signal et de l'ensemble du système globalbande passante.Alors que le taux de balayage établit une condition aux limites pour la capacité maximale de la sortie, le temps de montée est une caractéristique observable de la façon dont un signal se comporte dans ces limites.

5. Quelle est la relation entre le taux de Slow et le CMRR?

Le taux de Slow et le rapport de rejet en mode commun (CMRR) sont deux aspects différents des performances d'un amplificateur opérationnel (OP AMP).Le taux de Slow traite de la rapidité avec laquelle l'ampli OP peut répondre aux changements du signal d'entrée, tandis que CMRR mesure dans quelle mesure l'ampli OP peut rejeter le bruit ou l'interférence qui affecte les deux entrées également.Bien que ces deux facteurs ne soient pas liés, ils peuvent s'influencer mutuellement dans certaines situations.Par exemple, dans les circuits à grande vitesse où l'ampli op doit répondre rapidement, un taux de balayage élevé pourrait créer des déséquilibres dans les circuits internes, ce qui pourrait réduire le CMRR et provoquer des erreurs ou des distorsions.