Op Amp Slew Rate
Может ли обычный неинвертирующий усилитель на ОУ превратить синусоидальный сигнал в треугольный? Кажется, что нет, ведь основная задача усилителя - усилять, а не трансформировать сигнал. Но если я спрошу, может ли тот же усилитель превратить прямоугольный сигнал в трапецвидный?
Электронщики с опытом уже поняли о чем речь, а начинающие могут быть в смятении.
Slew rate
Если на ОУ подать сигнал прямоугольной формы, который меняет свое значение от 0V до 5V или от -5V до +5V, то операционный усилитель не сможет так же быстро его изменить.
Каждый ОУ обладает некой скоростью нарастания сигнала, которая в даташитах обозначается как slew rate. Он может быть порядка 0.5V/us или порядка нескольких вольт в современных микросхемах.
Синусоида
Если нужно усилять переменный сигнал, то в любом случае приходится учитывать скорость нарастания. Для осознания того, что не только меандр, но и синусоида также подвержена искажению, не надо писать целую статью в телеграме.
Гораздо интереснее понять, с какой частоты начинается недостаток slew rate для сохранения исходной формы? В случае с меандром хватит информации о его частоте, slew rate и в голове уже можно прикинуть насколько большой трапецией он получится. Можно ли так же прикинуть синусоидальный сигнал?
Можно!
Достаточно, всё так же, знать частоту сигнала, slew rate и формулу с картинки ниже. С ее помощью можно посчитать максимальную амплитуду, при которой операционник не будет искажать входящую в него синусоиду. Диапазон таких частот в англоязычной литературе называется Power Bandwidth.
Либо же, можно найти в даташите график (как на картинке ниже) и уже по нему прикинуть, насколько вы укладываетесь в этот power bandwidth.
Ну и конечно, онлайн калькуляторы, которые так упрощают жизнь и сводят к минимуму использование математики.
Вообще, тема со скоростью нарастания, немного глубже, чем мне казалось изначально. Могут быть подключены друг за другом несколько ОУ с разным slew rate; цепь компенсации может влиять на его значение; есть еще и частота единичного усиления, с которой нельзя путать power bandwidth; треугольник вместо синусоиды на выходе может быть приемлемым решением и т.д и т.п.
В таких случаях, конечно, лучше прибегнуть к помощи LTSpice или же иметь хорошее понимание работы операционных усилителей.
Источники
[1]Everything Important About OP AMP (Operational amplifier)