OP AMP Rate Rate: Paggawa at Mga Aplikasyon nito

Ang rate ng pagpatay ng isang pagpapatakbo amplifier (OP AMP) ay kung gaano kabilis ang output boltahe ay maaaring magbago bilang tugon sa isang mabilis na pagbabago ng signal ng pag-input.Mahalaga ito sapagkat pinapayagan nito ang OP amp na hawakan ang mga mabilis na signal nang walang pagbaluktot, pinapanatili ang malinaw at tumpak ang mga signal sa iba't ibang mga elektronikong aplikasyon.Ang rate na ito, na sinusukat sa volts bawat microsecond (V/µs), kung saan may mga signal na may mataas na dalas o mabilis na pagbabago sa input.

Ang artikulong ito ay tumatagal ng isang detalyadong pagtingin sa kung paano ang iba't ibang mga pagpipilian sa disenyo sa mga amplifier, tulad ng frequency na kabayaran, pag-setup ng yugto ng output, at panloob na kapasidad, nakakaapekto kung paano gumagana ang mga op-amps.Pinag -uusapan din nito ang balanse sa pagitan ng rate ng pagpatay at bandwidth, at inihahambing ang iba't ibang mga amplifier upang makatulong sa pagpili ng tama para sa mga tiyak na gamit.

Catalog

Larawan 1: Ang circuit ng pagsukat ng rate ng pagpatay

Ang mga kadahilanan na nakakaimpluwensya sa rate ng pagpatay sa mga amplifier ng pagpapatakbo

Maraming mga elemento ang nakakaapekto sa rate na ito, na nakakaimpluwensya sa pangkalahatang pagganap ng op-amp.

Frequency Compensation ay mahalaga upang mapanatili ang isang op-amp na matatag sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon.Ito ay nagsasangkot ng paggamit ng mga panloob na bahagi tulad ng mga capacitor ng kabayaran at mga loop ng feedback upang maiwasan ang mga problema tulad ng mga oscillation sa mataas na frequency.Gayunpaman, ang mga bahaging ito ay nagpapabagal din kung gaano kabilis ang op-amp ay maaaring tumugon sa mga mabilis na pagbabago sa signal ng pag-input, na nililimitahan ang rate ng pagpatay.Kaya, habang tumutulong sila sa katatagan, binabawasan din nila ang bilis ng op-amp sa pagtugon sa mga biglaang pagbabago.

Larawan 2: Frequency na kabayaran ng op-amp

Ang disenyo ng yugto ng output Sa isang op-amp ay isa pang pangunahing kadahilanan na nakakaapekto sa rate ng pagpatay.Kasama sa yugtong ito ang mga sangkap tulad ng output transistors at circuit na nagbibigay ng kasalukuyang pangangailangan upang himukin ang pag -load.Ang laki at disenyo ng mga bahaging ito ay tumutukoy kung magkano ang kasalukuyang maaaring ibigay upang singilin o ilabas ang anumang mga konektadong capacitor na direktang nakakaapekto sa rate ng pagpatay.Halimbawa, ang mas malaking transistor ay maaaring magbigay ng mas maraming kasalukuyang, na nagpapahintulot sa output boltahe na mabago nang mas mabilis.Katulad nito, ang mga circuit na nagpapalakas ng kasalukuyang makakatulong sa op-amp na tumugon nang mas mabilis sa biglaang mga pagbabago sa pag-input, pagpapabuti ng rate ng pagpatay.

Larawan 3: Disenyo ng Op-amp Output Stage

Sa loob ng isang op-amp, iba't ibang mga capacitor store at naglabas ng singil habang nagpapatakbo ang aparato. Ang kabuuang halaga ng panloob na kapasidad Sa mga feedback at compensation network, nakakaimpluwensya sa rate ng pagpatay.Kinokontrol ng kapasidad na ito kung gaano kabilis ang pagsingil at paglabas ng op-amp, na nakakaapekto kung gaano kabilis ang pagsunod sa output ay maaaring sundin ang mga pagbabago sa pag-input. Ang Gain Bandwidth Product (GBP) ng isang op-amp ay nagtatakda ng isang limitasyon sa kung gaano kabilis ang output ay maaaring sundin ang signal ng pag-input habang tumpak pa rin.Ang isang mas mataas na GBP ay nangangahulugang ang op-amp ay maaaring hawakan ang mas mataas na mga frequency nang hindi nawawala ang katumpakan, na humahantong sa isang mas mahusay na rate ng pagpatay.

Larawan 4: Op-amp Gain bandwidth

Pinatay ang pagbaluktot ng rate sa pagpapatakbo ng mga amplifier

Larawan 5: Rate ng pagpatay

Kapag ang isang rate ng pagpatay ng op-amp ay lumampas, ang pagbaluktot sa signal ng output ay nagiging maliwanag, lalo na sa mga sine waves.Ang isang sine wave na maayos na tumataas at bumagsak, at ang pinakamabilis na pagbabago ay nangyayari sa zero-crossing point.Kung ang dalas o lakas ng sine wave ay masyadong mataas para sa op-amp, ang output ay hindi magiging hitsura ng makinis na sine wave na pumasok. Sa halip, ang output ay nagiging isang tatsulok na hugis dahil ang op-amp ay hindi mababago nitoOutput nang mabilis upang mapanatili ang pag -input.

Ang tatsulok na output na ito ay isang malinaw na tanda ng kung ano ang kilala bilang pagbaluktot ng rate ng pagbaluktot.Ang ganitong uri ng pagbaluktot ay isang problema sapagkat hindi lamang ito nagbabago sa hugis ng alon ngunit ipinakikilala din ang mga hindi ginustong mga frequency na maaaring gulo ang iba pang mga bahagi ng circuit.Malinaw na ipinapakita ng sitwasyong ito kung paano ang isang op-amp ay maaaring makipaglaban sa mabilis na pagbabago sa signal ng pag-input.

Upang maiwasan ang pagbaluktot ng rate ng pagpatay, mahalaga na pumili ng isang op-amp na may isang rate ng pagpatay na mas mataas kaysa sa pinakamabilis na pagbabago ng boltahe na inaasahan mo sa iyong aplikasyon.Mag -isip tungkol sa parehong lakas at bilis ng signal upang malaman ang tamang rate ng pagpatay.Sa ganitong paraan, ang op-amp ay maaaring hawakan ang mga mabilis na pagbabago nang hindi ginugulo ang output.

Larawan 6: Pagdurog ng rate ng pagpatay

Kinakalkula ang kinakailangang rate ng pagpatay

Ang pormula na ginamit upang makalkula ang kinakailangang rate ng pagpatay ay:

Sa pormula na ito:

At ay ang pinakamataas na dalas ng signal na nais mong palakasin (sinusukat sa Hertz, Hz).

At ay ang rurok na boltahe ng signal na iyon (sinusukat sa volts, v).

Sabihin nating nais mong palakasin ang isang senyas na may isang rurok na boltahe ng 5V at isang dalas ng 25kHz.Kalkulahin mo ang rate ng pagpatay tulad ng mga sumusunod:

Kapag pinarami mo ang mga halagang ito, nakukuha mo:

Sa wakas, ihambing ang kinakalkula na rate ng pagpatay sa mga pagtutukoy ng op-amp na plano mong gamitin.Ang rate ng pagpatay ng op-amp ay dapat na hindi bababa sa kasing taas ng kinakalkula na halaga upang matiyak ang operasyon na walang pagbaluktot.

Larawan 7: pormula ng rate ng pagpatay

Narito ang isa pang halimbawa.Isipin na kailangan mong magmaneho ng isang sinusoidal signal na may mga sumusunod na katangian:

• Peak-to-peak boltahe: 5v

• Pinakamataas na dalas: 1 MHz (1 milyong siklo bawat segundo)

Ang aming layunin ay upang makalkula ang minimum na rate ng pagpatay na kinakailangan para sa isang op amp upang hawakan ang signal na ito nang walang pagbaluktot.

Upang masira ang mga halaga para sa isang 5V peak-to-peak signal, una naming kinakalkula ang rurok na boltahe.Ang rurok na boltahe ay kalahati ng boltahe ng peak-to-peak.Para sa isang signal na may halaga ng rurok-to-peak na 5V, ang rurok na boltahe () ay magiging 2.5V, tulad ng kinakalkula ng pormula:

Bilang karagdagan, ang maximum na dalas () ay ibinibigay bilang 1 MHz.

Ang rate ng pagpatay (SR) ay isang sukatan kung gaano kabilis ang pagbabago ng isang OP amp.Upang maiwasan ang pagbaluktot, ang rate ng pagpatay ay dapat na sapat na mabilis upang mapanatili ang signal.Ang pormula upang makalkula ang rate ng pagpatay ay:

Ipasok natin ang mga halaga sa pormula:

Pinapasimple ito sa:

Kaya, upang matiyak na ang iyong OP amp ay maaaring hawakan ang 5V peak-to-peak signal sa isang 1 MHz frequency nang walang pagbaluktot, dapat itong magkaroon ng isang rate ng pagpatay ng hindi bababa sa 15.7 V/μs.

Pinatay na rate kumpara sa bandwidth

Ang koneksyon sa pagitan ng rate ng pagpatay at bandwidth sa mga amplifier ng pagpapatakbo ay kinakailangan sa kanilang kakayahang hawakan ang mga signal ng mataas na dalas.Ang isang mas mataas na rate ng pagpatay ay nagbibigay -daan sa boltahe ng output upang mabago nang mas mabilis, at maaaring mapabuti ang bandwidth ng amplifier sa ilang mga kaso.Gayunpaman, ang isang mabilis na pagpatay na rate lamang ay hindi ginagarantiyahan ang isang malawak na bandwidth.Ang bandwidth ay limitado din sa pamamagitan ng mga kadahilanan tulad ng panloob na kabayaran ng op amp at ang disenyo ng mga panloob na yugto nito.Ang mga hadlang na ito ay nagtatampok na habang ang parehong pagpatay sa rate at bandwidth ay mahalaga, hindi sila direktang katumbas sa isa't isa, at kapwa kailangang isaalang -alang para sa pinakamainam na pagganap.

Kapag nagdidisenyo ng mga circuit, kailangan mong maingat na balansehin ang rate ng pagpatay at bandwidth upang tumugma sa mga kinakailangan ng mga tukoy na aplikasyon.Kung ang rate ng pagpatay ay masyadong mababa, ang amplifier ay maaaring mag -distort ng mga signal na mabilis na nagbabago, kahit na ang bandwidth ay tila sapat sa papel.Sa kabaligtaran, ang isang amplifier na may limitadong bandwidth ay magpupumilit upang tumpak na palakasin ang mga signal ng mataas na dalas, anuman ang pagpatay sa rate nito.Ang pagkakaugnay na ito ay nangangahulugan na ang parehong mga kadahilanan ay dapat na masuri nang magkasama upang maiwasan ang mga isyu sa integridad ng signal.

Ang pagpili ng isang pagpapatakbo ng amplifier ay nangangailangan ng pagsasaalang -alang sa parehong rate ng pagpatay at bandwidth nang magkasama.Ang napiling op amp ay dapat na may kakayahang hawakan ang buong dynamic na saklaw at dalas ng spectrum ng signal ng pag -input upang maiwasan ang mga problema tulad ng pagbaluktot o pagkawala ng signal.

Larawan 8: Bandwidth at rate ng pagpatay

Pinatay ang rate ng iba't ibang mga amplifier

Pagpapatakbo Amplifier	Patayin ang rate (typ) (V/µs)	IQ (typ) (ma)	Karaniwan Application
LM741	0.5	2.8	Pangkalahatang layunin, pagproseso ng audio
TL081	13	3.6	Audio at mga video amplifier, aktibong filter
OPA2134	20	4	Mga propesyonal na kagamitan sa audio, high-fidelity amps
LM324	0.5	0.8	Mga elektronikong consumer, mga amplifier ng sensor
AD823	30	2.8	Mataas na speed signal conditioning, mga driver ng ADC
NE5532	9	8	Audio pre-amplifier, paghahalo ng mga console
LT1014	0.2	0.35	Katumpakan na instrumento, DMMS
LM358	0.6	0.7	Mga application na may mababang lakas, mga aparato ng baterya
MCP602	2.3	1	Mga portable na aparato, mga photodiode amplifier
ADA4898	1000	10	Mataas na bilis ng komunikasyon, mga sistema ng radar
OPA369	0.05	0.9	Mga aparato na may mababang lakas na portable, mga amplifier ng sensor
OPA333	0.5	0.17	Medikal na instrumento, sensor ng katumpakan
OPA277	0.8	2.5	PRECISION ANALOG PROCESSING, Kagamitan sa Pagsubok
OPA129	1.5	6.5	High-impedance buffering, medikal na mga instrumento
OPA350	10	5.5	Mga amplifier ng video, mga driver ng cable
OPA211	27	3.6	Ang pagkuha ng data ng mataas na pagganap, mga audio amplifier
OPA827	25	4.5	Audio preamp, ADC buffers, DAC output amplifier
OPA835	560	3.9	Wideband amplifier, pagproseso ng high-speed signal
OPA847	6000	20	RF/Kung makakuha ng mga bloke, high-speed na komunikasyon

Konklusyon

Ang rate ng pagpatay ay isang tampok ng mga amplifier ng pagpapatakbo na nakakaapekto kung gaano kahusay ang paghawak nila ng mga mabilis na signal at mapanatili ang kalinawan ng signal.Tinatalakay ng artikulo ang iba't ibang mga kadahilanan na nakakaimpluwensya sa rate ng pagpatay, tulad ng panloob na kabayaran, disenyo ng yugto ng output, at makakuha ng mga limitasyon sa bandwidth.Kasama dito ang isang pormula para sa pagkalkula ng kinakailangang rate ng pagpatay at galugarin ang ugnayan sa pagitan ng rate ng pagpatay at bandwidth.Inihahambing din ng artikulo ang mga amplifier batay sa kanilang mga rate ng pagpatay at nag -aalok ng praktikal na payo para sa pagtutugma ng mga kakayahan ng amplifier sa mga tiyak na pangangailangan, na pumipigil sa mga isyu tulad ng pagpatay sa rate ng pagbaluktot.Sa pangkalahatan, ang detalyadong paliwanag na ito ay nakakatulong sa mas mahusay na pag-unawa sa mga op-amps at pagpapabuti ng mga elektronikong sistema.

Madalas na Itinanong [FAQ]

1. Ano ang mangyayari kung mataas ang rate ng pagpatay?

Kapag ang isang pagpapatakbo ng amplifier (OP AMP) ay may mataas na rate ng pagpatay, maaari itong tumugon nang mabilis sa mga pagbabago sa signal ng pag -input nito, na pinapayagan ang boltahe ng output na maayos na ayusin.Ang kakayahang ito ay mabuti para sa mga aplikasyon na nangangailangan ng mabilis na pagproseso ng signal, tulad ng mga komunikasyon sa video o RF.Gayunpaman, ang isang napakataas na rate ng pagpatay ay maaari ring magpakita ng mga hamon.Maaari itong maging sanhi ng mga oscillation o kawalang -tatag sa circuit sa mga sistema ng feedback.Gayundin, ang mas mabilis na mga paglilipat ay maaaring magpakilala ng mas mataas na dalas na ingay sa circuit, na potensyal mula sa mga linya ng supply ng kuryente o kalapit na mga high-speed digital signal.

2. Paano mo makokontrol ang rate ng pagpatay?

Ang pagkontrol sa rate ng pagpatay sa isang pagpapatakbo amplifier (OP AMP) ay nagsasangkot sa pag -aayos ng panloob na pagsasaayos ng OP amp o pagbabago ng disenyo ng circuit.Ang isang pamamaraan ay upang pumili ng isang op amp na may isang likas na rate ng pagpatay na tumutugma sa mga pangangailangan ng iyong aplikasyon, na nagpapahintulot sa iyo na maiwasan ang mga isyu na may kaugnayan sa labis o hindi sapat na bilis.Ang isa pang pamamaraan ay upang baguhin ang network ng feedback sa pamamagitan ng pagbabago ng mga halaga ng risistor o kapasitor na maaaring makaapekto kung gaano kabilis ang pagtugon ng OP AMP sa mga pagbabago sa pag-input, na nagbibigay ng isang praktikal na paraan upang maayos ang pagganap nang hindi pinapalitan ang OP amp.Ang mga diskarte sa panlabas na kabayaran, tulad ng pagdaragdag ng mga bypass capacitor o snubber circuit, ay makakatulong na pamahalaan ang rate ng pagpatay sa pamamagitan ng pagpapabuti ng katatagan at pagbabawas ng mga hindi ginustong mga oscillation.

3. Ang rate ba ng SLEW ay isang rate ng rampa?

Oo, ang rate ng pagpatay ay madalas na itinuturing na isang uri ng rate ng rampa.Inilalarawan nito ang maximum na rate kung saan maaaring magbago ang output ng isang op amp, at ipinahayag sa volts bawat microsecond (V/µs).Ang rate na ito ay katulad sa isang rampa na nililimitahan nito kung paano maaaring tumataas ang output boltahe ay maaaring tumaas o mahulog, katulad ng isang rampa na kinokontrol ang anggulo ng pag -akyat o paglusong.

4. Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng rate ng pagpatay at pagtaas ng oras?

Ang pagpatay sa rate at pagtaas ng oras ay nauugnay ngunit natatanging mga parameter sa pagproseso ng signal.Sinusukat ng rate ng pagpatay kung gaano kabilis ang maaaring magbago ang output ng isang pagpapatakbo ng amplifier, na nagpapahiwatig ng maximum na rate ng pagbabago na independiyenteng ng dalas ng signal.Sa kaibahan, ang pagtaas ng oras ay tumutukoy sa oras na kinakailangan para sa isang signal na lumipat mula sa isang tinukoy na mababang halaga (10%) sa isang mataas na halaga (90%) ng pinakamataas na amplitude nito, at nakasalalay ito sa dalas ng signal at sa pangkalahatan ng systemBandwidth.Habang ang rate ng pagpatay ay nagtatakda ng isang hangganan na kondisyon para sa maximum na kakayahan ng output, ang pagtaas ng oras ay isang napapansin na katangian ng kung paano kumikilos ang isang signal sa loob ng mga limitasyong iyon.

5. Ano ang ugnayan sa pagitan ng rate ng pagpatay at CMRR?

Ang rate ng pagpatay at karaniwang mode na pagtanggi sa ratio (CMRR) ay dalawang magkakaibang aspeto ng pagganap ng isang pagpapatakbo ng amplifier (OP amp's).Ang rate ng pagpatay ay tumatalakay sa kung gaano kabilis ang OP AMP ay maaaring tumugon sa mga pagbabago sa signal ng pag -input, habang sinusukat ng CMRR kung gaano kahusay ang pagtanggi ng OP amp ng ingay o pagkagambala na nakakaapekto sa parehong mga input.Bagaman ang dalawang kadahilanan na ito ay hindi nauugnay, maaari silang maimpluwensyahan ang bawat isa sa ilang mga sitwasyon.Halimbawa, sa mga high-speed circuit kung saan ang OP amp ay kailangang tumugon nang mabilis, ang isang mataas na rate ng pagpatay ay maaaring lumikha ng mga kawalan ng timbang sa mga panloob na circuit, na maaaring mabawasan ang CMRR at maging sanhi ng mga pagkakamali o pagbaluktot.