Qué es el slew rate: cómo funciona y sus aplicaciones

Op Amp o amplificador operacional es un tipo de circuito integrado o microchip o chip, utilizado para realizar diferentes operaciones como lineales, matemáticas y no lineales. Un amplificador operacional es un amplificador de alta ganancia por acoplamiento directo y funciona tanto con señales de CA como de CC. Un amplificador operacional tiene dos terminales, a saber, inversor y no inversor, donde estos dos terminales se nombran de acuerdo con la relación de fase entre sus entradas y salidas particulares. Hay varias características importantes disponibles para los amplificadores operacionales, como la ganancia de voltaje de bucle abierto, velocidad de escaneo, voltaje de compensación o/p y CMRR (relación de rechazo de modo común). Este artículo proporciona una descripción general de una velocidad de respuesta y cómo funciona.

¿Qué es la velocidad de respuesta?

La velocidad de giro de electrones se puede definir simplemente como la velocidad de cambio del voltaje de salida (Vo) del amplificador operacional por cada unidad de tiempo y se denota con la letra "S". Desempeña un papel clave en el amplificador operacional para ayudar a identificar la frecuencia y la amplitud de entrada más altas apropiadas para que la salida del amplificador operacional no se distorsione mucho.

Por lo tanto, la tasa de cambio debe ser alta para garantizar el mayor cambio de voltaje de salida libre de distorsiones. Se utiliza para verificar si un amplificador operacional puede proporcionar una salida confiable a la entrada o no. Este factor cambiará una vez que se cambie la ganancia de voltaje. Por lo tanto, generalmente se especifica en la condición de ganancia unitaria.
Por ejemplo, si el valor de la velocidad de respuesta del amplificador operacional de uso general es de 10 V/μs. Cuando se alimenta a la entrada una señal i/p de paso grande, el dispositivo puede generar 10 voltios en o/p en 1 microsegundo.

Fórmula de velocidad de respuesta y sus unidades

La fórmula para la velocidad de respuesta es (S) = ΔVout/Δt. Las unidades de velocidad de respuesta son V/μs o voltios por segundo.

Diagrama del circuito de velocidad de respuesta

El circuito de medición de la velocidad de respuesta se muestra a continuación. La velocidad de respuesta de un amplificador operacional se puede medir simplemente suministrando una señal de paso a la entrada del amplificador operacional. Aquí, la señal de paso es una señal estándar donde esta señal existe solo para el tiempo positivo y para el tiempo negativo es cero.

Una vez que se aplica la señal, podemos medir la tasa de cambio que ocurre en el o/p del 10 % al 90 % de la amplitud de la señal de salida. Por lo general, la señal de paso que se aplica es de aproximadamente 1 V. La velocidad de respuesta se puede medir a partir de la forma de onda del voltaje de salida (Vo) como:

Velocidad de escaneo (S) = dVo/dt => Vo(90%)-Vo(10%)/ t(90%)-t(10%)/

Para medir la velocidad de respuesta del amplificador operacional, se utilizan un generador de funciones y un osciloscopio de rayos catódicos. El siguiente circuito se utiliza principalmente para medir la velocidad de respuesta.

Decide principalmente la capacidad del amplificador operacional para ajustar rápidamente su salida, por lo que decide la frecuencia máxima de la función de un amplificador operacional determinado. La velocidad de respuesta del amplificador operacional puede limitar el rendimiento del circuito y puede corromper la señal o/p si excede su límite.

La velocidad de giro debería ser infinita y prácticamente es alta. La velocidad de respuesta del 741 IC es de solo 0,5 V/μs, que es su principal inconveniente. Por lo tanto, no se puede utilizar en aplicaciones de alta frecuencia.

Tasa de respuesta vs ancho de banda

Dos conceptos importantes están relacionados con la velocidad del amplificador operacional, como la velocidad de respuesta y el ancho de banda. Estos dos conceptos no son fáciles de entender, especialmente porque son idénticos entre sí. Los dos trabajan juntos para decidir el tiempo total de establecimiento de una respuesta escalonada. Así que entendamos estos dos conceptos.
La velocidad de respuesta puede limitar cualquier cambio de señal a través de un amplificador operacional.

La onda sinusoidal de entrada multiplicada por la ganancia del amplificador operacional da una pendiente máxima sobre la velocidad de giro del amplificador operacional. Por lo tanto, la señal de salida será una línea recta en lugar de una parte curva de la señal sinusoidal. Por lo tanto, pivotar puede alterar o distorsionar la forma de la señal.

El ancho de banda es la velocidad más alta a la que puede reaccionar ante pequeños cambios en la señal. En los sesgos de CC, se puede diseñar un amplificador operacional utilizando un suministro inactivo para que acepte señales pequeñas o señales de amplitud bastante baja.

Cuando estas señales se descomponen mediante la transformada de Fourier, le brinda la adición de frecuencias extremadamente diferentes que van desde frecuencias pequeñas a frecuencias extremadamente grandes.

Cuando el ancho de banda es mayor, el amplificador operacional puede aumentar las señales de mayor frecuencia, por lo que tienen altas velocidades. La frecuencia a la que la ganancia de la señal es 1/√2 (0,707), entonces este es el valor perfecto del ancho de banda del amplificador operacional. Por lo tanto, es la frecuencia más alta a la que puede operar un amplificador operacional de acuerdo con el comportamiento esperado.

Por ejemplo; El OPA333AIDBVT de Texas Instrument tiene un ancho de banda de ganancia (BW) de 250 kHz para una ganancia de bucle cerrado de 1. Para una ganancia de 2 será de 165 kHz y así sucesivamente. Por lo tanto, un amplificador operacional se volverá lento, incluida la ganancia máxima de bucle cerrado multiplicada por el producto del ancho de banda y la constante de ganancia.

Tasa de respuesta frente a respuesta de frecuencia

La velocidad de respuesta del amplificador operacional es una capacidad de la rapidez con la que un amplificador operacional puede reaccionar a un cambio en el nivel de entrada y normalmente se calcula en voltios por cada microsegundo. Aunque esta especificación parece estar relacionada con la retroalimentación dinámica, tiene más que ver con la respuesta de alta frecuencia del amplificador.

La velocidad de respuesta es la velocidad a la que un amplificador puede reaccionar ante un cambio en la salida. En diferentes formas de onda con diferentes frecuencias e igual amplitud, podemos notar que la amplitud de cada onda sinusoidal es la misma; es la señal con la frecuencia máxima que tiene el cambio de voltaje máximo por cada unidad de tiempo.

Entonces, a medida que aumenta la frecuencia, la velocidad de respuesta tiene un efecto gradual hasta que se alcanza un umbral en el que la velocidad de respuesta no puede continuar con la frecuencia de la forma de onda.

Entonces, después de eso, la respuesta de alta frecuencia puede verse afectada por la velocidad de respuesta para causar una grave distorsión y degradación de la señal en un punto fijo.

Tasa de cambio frente a retraso de propagación

La velocidad de respuesta es la velocidad de cambio del voltaje O/P con respecto al tiempo, mientras que el retraso de propagación es la velocidad a la que responde el amplificador operacional a lo largo de la entrada aplicada.

Cálculo de la velocidad de respuesta

Averigüe la velocidad de respuesta si se necesita un amplificador operacional para amplificar una señal a través de 4 voltios de voltaje pico a una frecuencia de 30 kHz.

Vm = 4V y fm = 30kHz

Velocidad de respuesta (S) = 2πfmVm

Sustituye los valores dados en la ecuación anterior.

S = 2×3.4x4x30x10^3

= 188,4×10^3 = 188400 V/S o 0,1884 V/μs

¿Qué significa una velocidad de respuesta alta?

La tasa de cambio más alta en la salida del amplificador se denomina tasa de cambio. Cuando la potencia del amplificador es alta, se debe obtener una velocidad de respuesta alta para un ancho de banda de potencia similar.

¿Qué factores determinan la velocidad de respuesta?

Los factores que determinan la velocidad de respuesta son: compensación de frecuencia, etapas de entrada de alta ganancia y limitaciones del controlador de salida.

¿Cuál es la velocidad de respuesta en un opamp?

La tasa de cambio en un amplificador operacional es la tasa de cambio más alta de un voltaje de salida. Por lo tanto, indica qué tan rápido su voltaje de salida (Vo) puede variar.

¿Qué es la distorsión de la velocidad de exploración?

Si un amplificador operacional opera más allá del límite de su velocidad de respuesta, las señales se distorsionarán. Esto se llama distorsión de la velocidad de respuesta.

¿Cómo se representa la velocidad de giro?

Por lo general, la velocidad de respuesta se representa en V/μs. Por ejemplo, 1V/μs significa que el o/p cae o no sube tan rápido como 1V por microsegundo.

Aplicaciones

los aplicaciones de velocidad de giro Incluya lo siguiente.

• Un circuito de exploración se utiliza en instrumentos musicales para proporcionar deslizamiento de letra a letra.
• Este circuito se usa donde el control de voltaje cambia lentamente a diferentes valores durante un período determinado.
• Se utiliza en aplicaciones donde se necesita velocidad y la salida debe ajustarse dentro de un período de tiempo.
• Se utiliza para establecer la tasa de oscilación de salida más alta de un amplificador operacional.
• También influye en el rendimiento alcanzable en filtros, etapas de salida D/A, adquisición de datos y amplificación de video.

Así, se trata de una descripción general de la velocidad de respuesta amplificador operacional, derivación de la tasa de cambioy sus aplicaciones.
Esto nos ayuda a identificar la frecuencia de entrada y la amplitud más altas aplicables al amplificador operacional, de modo que la salida del amplificador no se distorsione mucho. Cuando el valor de la velocidad de giro es alto, la salida se puede cambiar muy rápidamente y puede regenerar señales de alta frecuencia más fácilmente. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuáles son las ventajas y desventajas de la velocidad de respuesta?