Pregunta con respecto a la velocidad de respuesta

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Tengo una pregunta con respecto al efecto SR.

Digamos que tenemos algunos amplificadores simples con amplificador operacional con los siguientes parámetros:

\ $ G = + 10 \ V / V, \ f_c = 1MHz, \ SR = 1V / \ mu s, \ V_ {supply} = \ pm 15V \ $

La señal de origen es una onda cuadrada:

\ $ V_ {in} = 5V, \ \ overline {V_ {in}} = 0V, \ f = 10kHz \ $

Y quiero preguntar si se comprueba si se producirá el efecto SR: es fácil notar que la tensión de salida estará limitada por \ $ | V_ {outMAX} | \ approx 13.5V \ $.

Así que debería verificar si

(1) \ $ 2 \ pi \ cdot \ frac {f_c} {G} \ cdot V_ {outMAX} > SR \ $

o

(2) \ $ 2 \ pi \ cdot \ frac {f_c} {G} \ cdot V_ {out} > SR \ $ donde \ $ V_ {out} = V_ {in} \ cdot G \ $

Todo lo que pido es una respuesta de una palabra. Gracias de antemano.

Editar: asumo que el amplificador producirá algo como esto (color rojo) y esto es lo que estoy preguntando

    
pregunta SantaXL

2 respuestas

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Hay dos cosas en juego aquí:

1) ancho de banda de Opamp

2) Opam matw rate

Supongamos que su opamp tiene la siguiente función de transferencia (un filtro de paso bajo):

$$ H (s) = \ dfrac {10} {\ frac {s} {\ omega_c} +1} $$

Entonces, en dc la ganancia es 10 y la frecuencia de corte es \ $ \ omega_c \ $.

La respuesta del circuito a una entrada por pasos de unidad (considerando solo la mitad de la onda cuadrada) es:

$$ v_o = 10 (1-e ^ {- \ omega_ct}) $$

Esto es solo una señal que aumentará exponencialmente al principio antes de alcanzar un estado estable.

Verifiquemos si la salida será limitada a BW o limitada a SR.

$$ \ dfrac {dv_o} {dt} = 10 \ omega_ce ^ {- \ omega_ct} $$

La pendiente es la más alta cerca de cero, por lo que la pendiente inicial es:

$$ \ dfrac {dv_o} {dt} \ bigg | _ {t = 0} = 10 \ omega_c $$

Debe suceder que \ $ 10 \ omega_c \ leq SR \ $ para que la salida no esté limitada a la SR.

En este caso, para su corte de 1MHz, \ $ 10 (2 \ pi f_c) \ approx63V / \ mu s \ $. Por lo tanto, su salida definitivamente será limitada por la SR y esto es solo para una entrada de pasos unidad (su onda cuadrada tiene una amplitud de 5V). De hecho (teóricamente) la salida no estará limitada por SR para valores de entrada de aproximadamente 15 mV o menos. Pero todavía tendrá la limitación de BW, que mantendrá la pendiente máxima en:

$$ \ dfrac {dv_o} {dt} \ bigg | _ {max} = 10V_ {en} \ omega_c \ text {para suficientemente pequeño} V_ {en} $$

Y cuando \ $ V_ {in} \ $ es lo suficientemente grande como para que la ecuación anterior sea mayor que la especificación de SR, entonces la limitación será la SR. Por motivos prácticos, aún estaría limitado a la SR porque muchas opamps tienen tensiones compensadas en el rango de la tensión de entrada mínima que se encuentra en este problema (a menos que use una opamp de precisión) pero esta es la tarea ...

    
respondido por el Big6
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Para una onda cuadrada ideal, no es necesario verificar ninguna ecuación. Independientemente de la frecuencia o la amplitud, la limitación de la velocidad de giro distorsionará la salida.

Un amplificador operacional con velocidad de giro limitada (lo que significa que cualquier amplificador operacional real) no puede producir una transición instantánea de un nivel a otro, que se requiere para producir una onda cuadrada ideal.

    
respondido por el The Photon

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