Esta pregunta está relacionada con el funcionamiento de un amplificador operacional. Sé lo que es la velocidad de desplazamiento, pero no estoy completamente seguro de si es bueno tener una alta velocidad de giro.
En lo que a mi entender se refiere, una mayor velocidad de giro debe permitir que el amplificador operacional proporcione la salida según la entrada sin demora de tiempo. ¿Mi entendimiento es correcto?
¿Cuáles son los efectos debidos a las limitaciones de la velocidad de giro?
Los límites de velocidad de giro causarán distorsión a alta frecuencia de salida y amplitud. Si su amplificador tiene una velocidad de giro limitada, al colocar una forma de onda periódica (senoidal, cuadrada, etc.) se obtendrá algo que se parece un poco a una onda de diente de sierra. Esto puede crear armónicos de frecuencia que no están presentes en la señal original, especialmente cuando la señal de origen es una onda sinusoidal pura. En general, debe tener una velocidad de giro lo suficientemente alta para la frecuencia más alta y el voltaje de salida que su circuito necesita para soportar.
La velocidad de giro es otro término para la pendiente. La pendiente máxima de una onda sinusoidal es igual a su amplitud por su frecuencia angular (derivada de \ $ A \ sin (2 \ pi ft) \ $ en el cruce por cero en \ $ t = 0 \ $ is \ $ 2 \ pi f A PS Por lo tanto, una señal de 1 MHz a 1 V de amplitud (2 V de pico a pico) tiene una pendiente máxima de \ $ 2 \ pi \ por 1 \ text {V} \ por 1 \ text {MHz} = 6.28 \ text {V} / \ mu \ text {s} \ $. Si su amplificador tiene una velocidad de giro de menos de \ $ 6.28 \ text {V} / \ mu \ text {s} \ $, entonces obtendrá una onda triangular si trata de que salga una onda sinusoidal de 1 V de 1 MHz. Tenga en cuenta que la velocidad de respuesta tiene que ver con el voltaje de salida del amplificador operacional, no con la ganancia. Dicho esto, generalmente afecta más a los circuitos de alta ganancia porque las señales tienden a ser más grandes.
En los amplificadores operacionales, la velocidad de giro y el ancho de banda tienden a estar vinculados: los amplificadores operacionales de alta velocidad tienden a tener velocidades de giro rápidas, de lo contrario no serían muy útiles. Las velocidades de giro rápidas permitirán que un amplificador operacional sobresalga o suene a un swing de salida mayor que un amplificador operacional con un ancho de banda equivalente pero una velocidad de giro más lenta. Las tasas de giro más lentas pueden ayudar a limitar el exceso y el timbre en muchos casos. Otra cosa a considerar es la fuente de alimentación: la corriente de salida debe provenir de algún lugar. Los amplificadores operacionales de velocidad de respuesta muy rápida requieren una fuente de alimentación de impedancia muy baja. Esto puede requerir colocar múltiples capacitores de diferentes valores muy cerca del amplificador operacional, generalmente una combinación de capacitancia volumétrica grande y pequeñas tapas de derivación de alta frecuencia.
Las limitaciones de la velocidad de giro pueden ser útiles para reducir el contenido armónico de las señales digitales. Algunos dispositivos son propensos a producir bordes muy rápidos (por ejemplo, FPGA) que, si bien son necesarios para las comunicaciones de gran ancho de banda, pueden causar problemas con las comunicaciones de baja velocidad. Los bordes rápidos se pueden acoplar a trazas adyacentes y pueden causar interferencia de interferencia y entre símbolos. Limitar la velocidad de giro puede mitigar esto. La transmisión de datos en serie a través de un ancho de banda limitado (por ejemplo, para un enlace de RF) también aprovecha la limitación de velocidad de respuesta para limitar el ancho de banda de la señal.
Hay varios problemas que pueden surgir al tener "demasiada" velocidad de giro:
La velocidad de giro se correlaciona ligeramente con el ancho de banda del amplificador operacional, por lo que usar un amplificador operacional con un índice de desviación mucho más alto del que realmente se requiere significa que su circuito es sensible a cosas que no necesita ser sensible a.
Es más probable que un amplificador operacional con una alta velocidad de respuesta sea susceptible de timbre . Es posible que tenga que compensar el circuito para solucionar este problema.
Los amplificadores operacionales realmente rápidos a menudo no les gusta que se ejecuten con ganancia unitaria.
Algunas hojas de datos del amplificador operacional saldrán directamente y te lo dirán. Un ejemplo es el OPA227 y OPA228 . El OPA228 es aproximadamente 4 veces más rápido, pero solo es estable en ganancias de 5 o más. El OPA227 tiene un límite de ventaja de fase en el interior que limita su ancho de banda, lo que le permite ser estable en ganancia de unidad.
A veces, la hoja de datos del amplificador operacional oculta este hecho, como en el AD8397 . Su hoja de datos le dice que es "la unidad de ganancia estable" en la página 1, pero luego profundiza en los detalles y encuentra el primer gráfico en la página 9 que muestra el pico en la curva de ganancia de ancho de banda frente a la ganancia unitaria. Esto equivale efectivamente a una retroalimentación positiva, lo que significa que todo lo que necesita es un estímulo a la frecuencia pico para tener una buena posibilidad de crear un oscilador. Puede terminar con un circuito que funcione bien en su mesa de trabajo pero falle en otro lugar debido a un entorno RFI diferente.
A la mayoría le importa la velocidad de giro, cuando el voltaje de salida es alto. (Varios voltios) A amplitudes más bajas, le importará más el producto GBW. Algunas operaciones mencionarán el ancho de banda de potencia total, el BW a la amplitud de salida máxima. En general, esto será determinado por la velocidad de giro.
Los amplificadores operacionales pueden usarse para muchos propósitos. En general, uno querrá tener una velocidad de giro lo suficientemente rápida como para que el amplificador operacional nunca tenga una velocidad de giro limitada mientras procesa una señal de CA "continua". Por otro lado, si se utilizará un amplificador operacional para procesar una señal discontinua que representa un número de niveles de CC en secuencia, la salida del amplificador operacional se tomará una muestra de tiempo después de que cambie la entrada, una velocidad de respuesta que es lenta pero aún suficiente para que la salida alcance el nivel requerido antes de que se muestre puede reducir la probabilidad de rebasamiento en comparación con una velocidad de giro más rápida.
Otra forma de ver las cosas es decir que si la entrada a un amplificador operacional estará "naturalmente" libre de transiciones que sean más definidas de lo que se desea o se necesita en la salida, entonces uno debería usar un amplificador operacional cuyo la velocidad de giro es al menos tan rápida como la velocidad de giro máxima que se ordenará desde la entrada. Sin embargo, si la entrada puede contener transiciones extremadamente nítidas y la salida no necesita reproducirlas, el uso de un amplificador de velocidad de giro puede, "de forma gratuita", ayudar a reducir la nitidez de las transiciones en la salida y zumbido u otra maldad que tal nitidez podría causar. El uso de un amplificador operacional con una mayor velocidad de giro de la necesaria puede reducir la cantidad de ayuda que proporciona.