Op amp

Скорость множества оперативного усилителя (OP AMP) состоит в том, как быстро выходное напряжение может измениться в ответ на быстро меняющийся входной сигнал.Это важно, потому что он позволяет OP AMP обрабатывать быстрые сигналы без искажений, сохраняя четкие и точные сигналы в различных электронных приложениях.Эта скорость, измеренная в вольт на микросекунду (V/мкс), где существуют высокочастотные сигналы или быстрые изменения на входе.

Эта статья подробно рассмотрит, как различные варианты дизайна в усилителях, такие как компенсация частоты, настройка выходной стадии и внутренняя емкость, влияют на то, как работают Op-AMPS.В нем также говорится о балансе между скоростью Swew и пропускной способностью, и сравнивает различные усилители, чтобы помочь в выборе правильного для конкретного использования.

Каталог

Рисунок 1: Схема измерения скорости

Факторы, влияющие на скорость масса в оперативных усилителях

Несколько элементов влияют на эту скорость, влияя на общую производительность OP-AMP.

Частотная компенсация важно, чтобы сохранить стабильный OP-AMP в различных условиях.Он включает в себя использование внутренних частей, таких как конденсаторы компенсации и петли обратной связи, чтобы избежать таких проблем, как колебания на высоких частотах.Тем не менее, эти части также замедляют то, как быстро OP-AMP может реагировать на быстрые изменения входного сигнала, ограничивая скорость rew.Таким образом, хотя они помогают со стабильностью, они также снижают скорость OP-AMP, реагируя на внезапные изменения.

Рисунок 2: Частотная компенсация OP-AMP

Конструкция выходной стадии В Op-AMP является еще одним основным фактором, который влияет на скорость Swep.Этот этап включает в себя компоненты, такие как выходные транзисторы и схемы, которые обеспечивают текущую необходимость для управления нагрузкой.Размер и конструкция этих деталей определяют, сколько тока может быть поставлен для зарядки или разряда любых подключенных конденсаторов, которые непосредственно влияют на скорость rew.Например, более крупные транзисторы могут обеспечить больше тока, что позволяет быстрее изменяться выходное напряжение.Аналогичным образом, схемы, которые повышают ток, могут помочь Op-AMP быстрее реагировать на внезапные входные изменения, улучшив скорость нажатия.

Рисунок 3: Дизайн выхода Op-AMP

Внутри Op-AMP различные конденсаторы хранят и выпускают заряд при работе с устройством. Общая сумма внутренней емкости В сетях обратной связи и компенсации влияет на ставкуЭта емкость контролирует, как быстро OP-AMP может заряжать и разряжать, влияя на то, как быстро вывод может следовать за входными изменениями. Продукт полосы пропускания (GBP) OF OP-AMP устанавливает ограничение на то, как быстро вывод может следовать входном сигнале, оставаясь точным.Более высокий GBP означает, что Op-AMP может обрабатывать более высокие частоты без течения точности, что приводит к лучшей скорости

Рисунок 4: Пропускная способность усиления Op-AMP

Удар искажения скорости в оперативных усилителях

Рисунок 5: Скорость

Когда скорость вывода Op-AMP превышается, искажение выходного сигнала становится очевидным, особенно с синусоидальными волнами.Синусоидальная волна гладко поднимается и падает, и самое быстрое изменение происходит в точке нулевого пересечения.Если частота или сила синусоидальной волны слишком высока для операционного усилителя, выход не будет похож на гладкую синусоидальную волну. Вместо этого вывод превращается в треугольную форму, потому что Op-AMP не может изменить свойВывод достаточно быстро, чтобы не отставать от ввода.

Этот треугольный выход является явным признаком того, что известно как искажение скорости.Этот тип искажения является проблемой, потому что он не только изменяет форму формы волны, но и вводит нежелательные частоты, которые могут испортить другие части схемы.Эта ситуация ясно показывает, как OP-AMP может бороться с быстрыми изменениями в входном сигнале.

Чтобы предотвратить искажение скорости STROW, важно выбрать OP-AMP с скоростью Swew, которая выше, чем самое быстрое изменение напряжения, которое вы ожидаете в своем приложении.Подумайте как о силе, так и о скорости сигнала, чтобы выяснить скорость правой.Таким образом, Op-AMP может обрабатывать быстрые изменения, не испортив вывод.

Рисунок 6:

Расчет требуемой ставки

Формула, используемая для расчета требуемой скорости поворота, - это:

В этой формуле:

• является самой высокой частотой сигнала, который вы хотите усилить (измерено в Герце, Гц).

• является пиковым напряжением этого сигнала (измерено в вольтах, v).

Допустим, вы хотите усилить сигнал, который имеет пиковое напряжение 5 В и частоту 25 кГц.Вы бы рассчитали скорость нажатия следующим образом:

Когда вы умножаете эти значения, вы получаете:

Наконец, сравните рассчитанную ставку Swew со спецификациями оперативного усилия, которую вы планируете использовать.Скорость выбора OP-AMP должна быть, по крайней мере, такой же высокой, как и рассчитанное значение, чтобы обеспечить работу без искажений.

Рисунок 7: Формула скорости

Вот еще один пример.Представьте, что вам нужно управлять синусоидальным сигналом со следующими характеристиками:

• Пиковое напряжение: 5 В

• Максимальная частота: 1 МГц (1 миллион циклов в секунду)

Наша цель состоит в том, чтобы рассчитать минимальную скорость нажатия, необходимую для операционного усилителя для обработки этого сигнала без искажений.

Чтобы сломать значения для сигнала пика до пика 5 В, сначала рассчитываем пиковое напряжение.Пиковое напряжение-половина от пикового напряжения.Для сигнала с пиковым значением 5 В, пиковое напряжение () будет 2,5 В, как рассчитано по формуле:

Кроме того, максимальная частота () предоставляется как 1 МГц.

Скорость поворота (SR) является мерой того, как быстро может измениться выход OP AMP.Чтобы избежать искажений, скорость множества должна быть достаточно быстрой, чтобы не отставать от сигнала.Формула для расчета скорости вывода:

Давайте вставим значения в формулу:

Это упрощает:

Таким образом, чтобы убедиться, что ваш операционный усилитель может обрабатывать сигнал пикового пикового пика 5 В на частоте 1 МГц без искажений, он должен иметь скорость нажатия не менее 15,7 В/мкс.

Ставка

Связь между скоростью rew и пропускной способностью в оперативных усилителях требуется для их способности обрабатывать высокочастотные сигналы.Более высокая скорость вывода позволяет выходному напряжению быстрее изменяться и в некоторых случаях может улучшить пропускную способность усилителя.Тем не менее, только быстрый рост ставки не гарантирует широкую полосу пропускания.Пропускная способность также ограничена такими факторами, как внутренняя компенсация OP AMP и дизайн его внутренних этапов.Эти ограничения подчеркивают, что, хотя оба рода скорость и полоса пропускания важны, они не приравниваются друг к другу, и оба должны быть рассмотрены для оптимальной производительности.

При проектировании цепей вам необходимо тщательно сбалансировать ставку и пропускную способность, чтобы соответствовать требованиям конкретных приложений.Если скорость множества слишком низкая, усилитель может искажать сигналы, которые быстро меняются, даже если пропускная способность кажется достаточной на бумаге.И наоборот, усилитель с ограниченной полосой пропускной способности будет бороться за точное усиление высокочастотных сигналов, независимо от его скорости.Эта взаимозависимость означает, что оба фактора должны быть оценены вместе, чтобы предотвратить проблемы с целостностью сигнала.

Выбор оперативного усилителя требует рассмотрения как тарифа, так и полосы пропускания вместе.Выбранный операционный усилитель должен быть способен обрабатывать полный динамический диапазон и частотный спектр входного сигнала, чтобы избежать таких проблем, как искажение сигнала или потери.

Рисунок 8: Пропускная способность и скорость

Уровень скорости различных усилителей

Оперативно Усилитель	Ставка убийства (тип) (V/мкс)	яQ. (тип) (MA)	Типичный Приложение
LM741	0,5	2.8	Общее назначение, обработка аудио
TL081	13	3.6	Аудио и видео усилители, активные фильтры
OPA2134	20	4	Профессиональное аудио оборудование, усилители с высокой точностью
LM324	0,5	0,8	Потребительская электроника, усилители датчиков
AD823	30	2.8	Высокоскоростная кондиционирование сигналов, драйверы АЦП
NE5532	9	8	Аудио предварительные усилители, смешанные консоли
LT1014	0,2	0,35	Точные инструменты, DMMS
LM358	0,6	0,7	Приложения с низким энергопотреблением, устройства аккумулятора
MCP602	2.3	1	Портативные устройства, усилители фотодиода
ADA4898	1000	10	Высокоскоростная связь, радиолокационные системы
OPA369	0,05	0,9	Портативные устройства с низким энергопотреблением, усилители датчиков
OPA333	0,5	0,17	Медицинские инструментарии, датчики точности
OPA277	0,8	2.5	Точная аналоговая обработка, тестовое оборудование
OPA129	1.5	6.5	Буферизация с высоким импедансом, медицинские инструменты
OPA350	10	5.5	Видео -усилители, кабельные драйверы
OPA211	27	3.6	Высокопроизводительное получение данных, аудио-усилители
OPA827	25	4.5	Аудиорепсы, буферы ADC, усилители вывода ЦАП
OPA835	560	3.9	Широкополосные усилители, высокоскоростная обработка сигналов
OPA847	6000	20	RF/если блоки усиления, высокоскоростная связь

Заключение

Скорость нажатия является особенностью операционных усилителей, которая влияет на то, насколько хорошо они обрабатывают быстрые сигналы и поддерживают ясность сигнала.В статье обсуждаются различные факторы, влияющие на скорость множества, такие как внутренняя компенсация, конструкция выхода и ограничения пропускания.Он включает в себя формулу для расчета требуемой скорости нажатия и исследует взаимосвязь между скоростью рюкзака и пропускной способностью.В статье также сравниваются усилители, основанные на их ставках множества и дают практические советы по сопоставлению возможностей усилителя с конкретными потребностями, предотвращая такие проблемы, как искажение скорости.В целом, это подробное объяснение помогает в лучшем понимании OP-AMPS и улучшении электронных систем.

Часто задаваемые вопросы [FAQ]

1. Что произойдет, если скорость воздействия высокой?

Когда эксплуатационный усилитель (OP AMP) имеет высокую скорость переключения, он может быстро реагировать на изменения своего входного сигнала, позволяя быстро регулировать напряжение.Эта возможность хороша для приложений, требующих быстрой обработки сигналов, таких как видео или радиочастотная связь.Тем не менее, очень высокая скорость воздействия также может представлять проблемы.Это может вызвать колебания или нестабильность в цепи в системах обратной связи.Кроме того, более быстрые переходы могут вводить в цепь более высокочастотный шум, потенциально из линий питания или близлежащих высокоскоростных цифровых сигналов.

2. Как вы контролируете скорость

Контроль скорости вывода в эксплуатационном усилителе (OP AMP) включает в себя настройку внутренней конфигурации OP AMP или изменение конструкции схемы.Одним из методов является выбрать OP -AMP с неотъемлемой скоростью Swew, которая соответствует потребностям вашего приложения, что позволяет вам предотвратить проблемы, связанные с чрезмерной или недостаточной скоростью.Другой метод состоит в том, чтобы изменить сеть обратной связи, изменяя значения резистора или конденсатора, которые могут повлиять на то, как быстро OP AMP реагирует на входные изменения, обеспечивая практическую способность к производительности тонкой настройки без замены OP AMP.Методы внешней компенсации, такие как добавление обходных конденсаторов или схемы снуббера, могут помочь управлять скоростью переключения путем улучшения стабильности и снижения нежелательных колебаний.

3. Является ли скорость роста?

Да, скорость множества часто считается типом скорости роста.Он описывает максимальную скорость, с которой выходной сигнал OP -AMP может изменяться, и выражается в вольт на микросекунду (V/мкс).Эта скорость сродни рампе, поскольку ограничивает то, насколько крутым выходное напряжение может подняться или падать, так же, как рамп контролирует угол восхождения или спуска.

4. В чем разница между скоростью перехода и временем роста?

Скорость множества и время роста связаны, но различные параметры в обработке сигнала.Скорость множества измеряет, насколько быстро может измениться выход работы усилителя, что указывает на максимальную скорость изменения независимо от частоты сигнала.Напротив, время роста относится к времени, которое необходимо для перехода от указанного низкого значения (10%) к высоким значениям (90%) от его максимальной амплитуды, и это зависит от частоты сигнала и общей системы системыпропускная способность.В то время как скорость множества устанавливает граничное условие для максимальной способности выхода, время подъема является наблюдаемой характеристикой того, как сигнал ведет себя в пределах этих пределов.

5. Какова взаимосвязь между скоростью езды и CMRR?

Скорость STROW и коэффициент отторжения с общим режимом (CMRR) являются двумя разными аспектами производительности оперативного усилителя (OP AMP).Скорость STRW посвящена тому, как быстро OP AMP может реагировать на изменения входного сигнала, в то время как CMRR измеряет, насколько хорошо OP AMP может отклонить шум или помехи, которые в равной степени влияют на оба входа.Хотя эти два фактора не связаны, они могут влиять друг на друга в определенных ситуациях.Например, в высокоскоростных цепях, где OP AMP должен быстро реагировать, высокая скорость воздействия может создать дисбаланс во внутренних цепях, что может уменьшить CMRR и вызвать ошибки или искажения.