OP amp Slew Rate: Bekerja & Aplikasinya

Kadar penguat operasi (op amp) yang membunuh adalah seberapa cepat voltan output boleh berubah sebagai tindak balas kepada isyarat input yang cepat berubah.Ia penting kerana ia membolehkan OP amp mengendalikan isyarat cepat tanpa herotan, menjaga isyarat jelas dan tepat dalam pelbagai aplikasi elektronik.Kadar ini, diukur dalam volt setiap mikrosecond (v/μs), di mana terdapat isyarat frekuensi tinggi atau perubahan cepat dalam input.

Artikel ini mengambil pandangan terperinci tentang bagaimana pilihan reka bentuk yang berbeza dalam penguat, seperti pampasan kekerapan, persediaan peringkat output, dan kapasitansi dalaman, mempengaruhi bagaimana op-amp berfungsi.Ia juga bercakap tentang keseimbangan antara kadar bendung dan jalur lebar, dan membandingkan penguat yang berbeza untuk membantu memilih yang sesuai untuk kegunaan tertentu.

Katalog

Rajah 1: Litar pengukuran kadar membunuh

Faktor yang mempengaruhi kadar bendir dalam penguat operasi

Beberapa elemen mempengaruhi kadar ini, mempengaruhi prestasi keseluruhan op-amp.

Pampasan kekerapan adalah penting untuk mengekalkan stabil op-amp di bawah pelbagai keadaan.Ia melibatkan penggunaan bahagian dalaman seperti kapasitor pampasan dan gelung maklum balas untuk mengelakkan masalah seperti ayunan pada frekuensi tinggi.Walau bagaimanapun, bahagian-bahagian ini juga melambatkan seberapa cepat op-amp dapat bertindak balas terhadap perubahan pantas dalam isyarat input, mengehadkan kadar membunuh.Jadi, sementara mereka membantu kestabilan, mereka juga mengurangkan kelajuan op-amp dalam bertindak balas terhadap perubahan mendadak.

Rajah 2: Pampasan kekerapan op-amp

Reka bentuk peringkat output Dalam op-amp adalah satu lagi faktor utama yang memberi kesan kepada kadar yang membunuh.Tahap ini termasuk komponen seperti transistor output dan litar yang menyediakan keperluan semasa untuk memandu beban.Saiz dan reka bentuk bahagian -bahagian ini menentukan berapa banyak arus yang boleh dibekalkan untuk mengecas atau menunaikan sebarang kapasitor yang disambungkan yang secara langsung mempengaruhi kadar yang membunuh.Sebagai contoh, transistor yang lebih besar dapat memberikan lebih banyak arus, yang membolehkan voltan output berubah dengan lebih cepat.Begitu juga, litar yang meningkatkan arus dapat membantu op-amp bertindak balas dengan lebih cepat kepada perubahan input secara tiba-tiba, meningkatkan kadar membunuh.

Rajah 3: Reka bentuk peringkat output op-amp

Di dalam op-amp, kapasitor yang berbeza menyimpan dan melepaskan caj apabila peranti beroperasi. Jumlah kapasitansi dalaman Dalam rangkaian maklum balas dan pampasan, mempengaruhi kadar membunuh.Kapasiti ini mengawal seberapa cepat op-amp boleh mengenakan bayaran dan pelepasan, yang mempengaruhi seberapa cepat output dapat mengikuti perubahan input. Produk Bandwidth Gain (GBP) daripada op-amp menetapkan had pada seberapa cepat output dapat mengikuti isyarat input sementara masih tepat.GBP yang lebih tinggi bermakna op-amp boleh mengendalikan frekuensi yang lebih tinggi tanpa kehilangan ketepatan, yang membawa kepada kadar yang lebih baik.

Rajah 4: Jalur lebar keuntungan op-amp

Penyimpangan Kadar Slew dalam Penguat Operasi

Rajah 5: Kadar membunuh

Apabila kadar bendung op-amp melebihi, herotan dalam isyarat output menjadi jelas, terutamanya dengan gelombang sinus.Gelombang sinus lancar naik dan jatuh, dan perubahan terpantas berlaku pada titik sifar.Sekiranya kekerapan atau kekuatan gelombang sinus terlalu tinggi untuk op-amp, output tidak akan kelihatan seperti gelombang sinus licin yang masuk. Sebaliknya, output berubah menjadi bentuk segi tiga kerana op-amp tidak dapat mengubahnyaOutput cukup cepat untuk bersaing dengan input.

Output segitiga ini adalah tanda yang jelas tentang apa yang dikenali sebagai penyelewengan kadar yang membunuh.Jenis distorsi ini adalah masalah kerana ia bukan sahaja mengubah bentuk bentuk gelombang tetapi juga memperkenalkan frekuensi yang tidak diingini yang boleh merosakkan bahagian lain litar.Keadaan ini jelas menunjukkan bagaimana op-amp dapat berjuang dengan perubahan cepat dalam isyarat input.

Untuk mengelakkan penyelewengan kadar yang membunuh, penting untuk memilih op-amp dengan kadar membunuh yang lebih tinggi daripada perubahan voltan terpantas yang anda harapkan dalam permohonan anda.Fikirkan kedua -dua kekuatan dan kelajuan isyarat untuk mengetahui kadar membunuh yang betul.Dengan cara ini, op-amp boleh mengendalikan perubahan cepat tanpa mengacaukan output.

Rajah 6: Penyimpangan kadar yang membunuh

Mengira kadar membunuh yang diperlukan

Formula yang digunakan untuk mengira kadar membunuh yang diperlukan ialah:

Dalam formula ini:

• adalah frekuensi tertinggi isyarat yang anda ingin menguatkan (diukur dalam hertz, hz).

• adalah voltan puncak isyarat tersebut (diukur dalam volt, V).

Katakan anda ingin menguatkan isyarat yang mempunyai voltan puncak 5V dan kekerapan 25kHz.Anda akan mengira kadar membunuh seperti berikut:

Apabila anda mengalikan nilai -nilai ini, anda mendapat:

Akhirnya, bandingkan kadar buntu yang dikira dengan spesifikasi op-amp yang anda merancang untuk digunakan.Kadar pembuangan op-amp mestilah sekurang-kurangnya setinggi nilai yang dikira untuk memastikan operasi bebas distorsi.

Rajah 7: Formula kadar membunuh

Inilah contoh lain.Bayangkan anda perlu memandu isyarat sinusoidal dengan ciri -ciri berikut:

• Voltan puncak ke puncak: 5V

• Kekerapan maksimum: 1 MHz (1 juta kitaran sesaat)

Matlamat kami adalah untuk mengira kadar minimum minimum yang diperlukan untuk OP amp untuk mengendalikan isyarat ini tanpa herotan.

Untuk memecahkan nilai untuk isyarat puncak ke puncak 5V, kita mula-mula mengira voltan puncak.Voltan puncak adalah separuh daripada voltan puncak ke puncak.Untuk isyarat dengan nilai puncak ke puncak 5V, voltan puncak () akan menjadi 2.5V, seperti yang dikira oleh formula:

Di samping itu, kekerapan maksimum () disediakan sebagai 1 MHz.

Kadar membunuh (SR) adalah ukuran seberapa cepat output OP amp boleh berubah.Untuk mengelakkan penyelewengan, kadar membunuh mesti cukup cepat untuk bersaing dengan isyarat.Formula untuk mengira kadar membunuh adalah:

Mari masukkan nilai ke dalam formula:

Ini memudahkan:

Oleh itu, untuk memastikan OP amp anda dapat mengendalikan isyarat puncak ke puncak 5V pada frekuensi 1 MHz tanpa herotan, ia mesti mempunyai kadar membunuh sekurang-kurangnya 15.7 v/μs.

Kadar Slew vs Bandwidth

Sambungan antara kadar membunuh dan jalur lebar dalam penguat operasi diperlukan untuk keupayaan mereka untuk mengendalikan isyarat frekuensi tinggi.Kadar yang lebih tinggi membolehkan voltan output berubah dengan lebih cepat, dan dapat meningkatkan jalur lebar penguat dalam beberapa kes.Walau bagaimanapun, kadar yang cepat membunuh sahaja tidak menjamin jalur lebar yang luas.Jalur lebar juga terhad oleh faktor -faktor seperti pampasan dalaman OP amp dan reka bentuk peringkat dalamannya.Kekangan ini menyerlahkan bahawa walaupun kedua -dua kadar dan jalur lebar adalah penting, mereka tidak sama dengan satu sama lain, dan kedua -duanya perlu dipertimbangkan untuk prestasi yang optimum.

Apabila merancang litar, anda perlu mengimbangi kadar dan jalur lebar dengan teliti untuk memenuhi keperluan aplikasi tertentu.Sekiranya kadar yang membunuh terlalu rendah, penguat boleh memutarbelitkan isyarat yang berubah dengan cepat, walaupun jalur lebarnya kelihatan mencukupi di atas kertas.Sebaliknya, penguat dengan jalur lebar yang terhad akan berjuang untuk menguatkan isyarat frekuensi tinggi dengan tepat, tanpa mengira kadarnya.Ketergantungan ini bermakna bahawa kedua -dua faktor mesti dinilai bersama untuk mencegah masalah dengan integriti isyarat.

Memilih penguat operasi memerlukan mempertimbangkan kedua -dua kadar membunuh dan jalur lebar bersama -sama.OP amp yang dipilih mesti mampu mengendalikan pelbagai dinamik dan spektrum frekuensi penuh isyarat input untuk mengelakkan masalah seperti gangguan atau kehilangan isyarat.

Rajah 8: Kadar jalur lebar dan membunuh

Kadar penguat yang berbeza

Beroperasi Penguat	Kadar membunuh (typ) (V/μs)	IQ (typ) (ma)	Tipikal Permohonan
LM741	0.5	2.8	Tujuan umum, pemprosesan audio
TL081	13	3.6	Penguat audio dan video, penapis aktif
OPA2134	20	4	Peralatan audio profesional, amp kesetiaan tinggi
LM324	0.5	0.8	Elektronik pengguna, penguat sensor
AD823	30	2.8	Penyaman isyarat berkelajuan tinggi, pemandu ADC
NE5532	9	8	Pra-penguat audio, konsol pencampuran
LT1014	0.2	0.35	Instrumentasi Precision, DMMS
LM358	0.6	0.7	Aplikasi kuasa rendah, peranti bateri
MCP602	2.3	1	Peranti mudah alih, penguat photodiode
ADA4898	1000	10	Komunikasi berkelajuan tinggi, sistem radar
OPA369	0.05	0.9	Peranti mudah alih kuasa rendah, penguat sensor
OPA333	0.5	0.17	Instrumentasi perubatan, sensor ketepatan
OPA277	0.8	2.5	Pemprosesan analog ketepatan, peralatan ujian
OPA129	1.5	6.5	Buffering Impedans Tinggi, Instrumen Perubatan
OPA350	10	5.5	Penguat video, pemandu kabel
OPA211	27	3.6	Pengambilalihan data berprestasi tinggi, penguat audio
OPA827	25	4.5	Preamp Audio, Buffer ADC, Penguat Output DAC
OPA835	560	3.9	Penguat wideband, pemprosesan isyarat berkelajuan tinggi
OPA847	6000	20	RF/Jika Blok Keuntungan, Komunikasi Berkelajuan Tinggi

Kesimpulan

Kadar membunuh adalah ciri penguat operasi yang mempengaruhi seberapa baik mereka mengendalikan isyarat cepat dan mengekalkan kejelasan isyarat.Artikel ini membincangkan pelbagai faktor yang mempengaruhi kadar membunuh, seperti pampasan dalaman, reka bentuk peringkat output, dan mendapat batasan lebar jalur.Ia termasuk formula untuk mengira kadar membunuh yang diperlukan dan meneroka hubungan antara kadar membunuh dan jalur lebar.Artikel ini juga membandingkan penguat berdasarkan kadar membunuh mereka dan menawarkan nasihat praktikal untuk keupayaan penguat yang sepadan dengan keperluan khusus, mencegah isu -isu seperti penyelewengan kadar yang membunuh.Secara keseluruhannya, penjelasan terperinci ini membantu dalam pemahaman yang lebih baik dan meningkatkan sistem elektronik.

Soalan Lazim [Soalan Lazim]

1. Apa yang berlaku jika kadar membunuh tinggi?

Apabila penguat operasi (OP amp) mempunyai kadar membunuh yang tinggi, ia dapat bertindak balas dengan cepat kepada perubahan dalam isyarat inputnya, yang membolehkan voltan output menyesuaikan diri dengan cepat.Keupayaan ini baik untuk aplikasi yang memerlukan pemprosesan isyarat cepat, seperti video atau komunikasi RF.Walau bagaimanapun, kadar yang sangat tinggi juga boleh menimbulkan cabaran.Ia boleh menyebabkan ayunan atau ketidakstabilan dalam litar dalam sistem maklum balas.Juga, peralihan yang lebih cepat boleh memperkenalkan lebih banyak bunyi frekuensi tinggi ke dalam litar, berpotensi dari garis bekalan kuasa atau isyarat digital berkelajuan tinggi yang berdekatan.

2. Bagaimana anda mengawal kadar membunuh?

Mengawal kadar membunuh dalam penguat operasi (OP amp) melibatkan menyesuaikan konfigurasi dalaman op amp atau mengubah reka bentuk litar.Satu kaedah adalah untuk memilih OP amp dengan kadar membunuh yang melekat yang sepadan dengan keperluan aplikasi anda, yang membolehkan anda mengelakkan isu -isu yang berkaitan dengan kelajuan yang berlebihan atau tidak mencukupi.Kaedah lain adalah untuk mengubah rangkaian maklum balas dengan menukar nilai perintang atau kapasitor yang boleh menjejaskan seberapa cepat OP amp bertindak balas terhadap perubahan input, memberikan cara praktikal untuk menyempurnakan prestasi tanpa menggantikan OP amp.Teknik pampasan luar, seperti menambah kapasitor pintasan atau litar snubber, boleh membantu menguruskan kadar membunuh dengan meningkatkan kestabilan dan mengurangkan ayunan yang tidak diingini.

3. Adakah kadar membunuh kadar ramp?

Ya, kadar membunuh sering dianggap sebagai jenis kadar ramp.Ia menerangkan kadar maksimum di mana output OP amp boleh berubah, dan dinyatakan dalam volt setiap microsecond (v/μs).Kadar ini sama dengan jalan kerana ia mengehadkan bagaimana voltan output yang curam dapat meningkat atau jatuh, sama seperti jalan mengawal sudut pendakian atau keturunan.

4. Apakah perbezaan antara kadar buntu dan masa kenaikan?

Kadar dan masa kenaikan adalah berkaitan tetapi parameter yang berbeza dalam pemprosesan isyarat.Kadar Slew mengukur seberapa cepat output penguat operasi boleh berubah, menunjukkan kadar maksimum perubahan bebas daripada kekerapan isyarat.Sebaliknya, masa kenaikan merujuk kepada masa yang diperlukan untuk isyarat peralihan dari nilai rendah yang ditentukan (10%) kepada nilai tinggi (90%) dari amplitud maksimumnya, dan ia bergantung kepada kekerapan isyarat dan keseluruhan sistemjalur lebar.Walaupun kadar membunuh menetapkan keadaan sempadan untuk keupayaan maksimum output, masa naik adalah ciri yang dapat dilihat bagaimana isyarat berkelakuan dalam had tersebut.

5. Apakah hubungan antara kadar membunuh dan CMRR?

Kadar dan nisbah penolakan mod biasa (CMRR) adalah dua aspek yang berbeza dari prestasi penguat operasi (OP amp).Kadar yang membunuh dengan seberapa cepat OP amp dapat bertindak balas terhadap perubahan dalam isyarat input, sementara CMRR mengukur seberapa baik OP amp dapat menolak bunyi atau gangguan yang mempengaruhi kedua -dua input sama.Walaupun kedua -dua faktor ini tidak berkaitan, mereka boleh mempengaruhi satu sama lain dalam situasi tertentu.Sebagai contoh, dalam litar berkelajuan tinggi di mana OP amp perlu bertindak balas dengan cepat, kadar membunuh tinggi mungkin menimbulkan ketidakseimbangan dalam litar dalaman, yang dapat mengurangkan CMRR dan menyebabkan kesilapan atau gangguan.