Slew rate e largura de banda de plena potência do amp-op
Calcula a largura de banda de plena potência do amp-op e verifica se ele pode processar o sinal sem distorção de slew rate.
Fórmula
FPBW = SR / (2π × V_peak)
Como Funciona
A taxa de variação (SR) é a taxa máxima na qual a tensão de saída de um amplificador operacional pode mudar, expressa em V/μs. É determinado pela corrente de carga disponível para o capacitor de compensação dentro do amplificador operacional. Quando um sinal de grande amplitude e alta frequência exige uma mudança de tensão mais rápida do que o amplificador operacional pode fornecer, a saída se torna uma onda triangular em vez de uma onda senoidal — uma distorção não linear chamada limitação de taxa de variação. A largura de banda de potência total (FPBW) é a frequência mais alta na qual o amplificador operacional pode produzir uma saída senoidal de amplitude total sem distorção: FPBW = SR/(2π × V_peak). A taxa de variação mínima necessária para lidar com um sinal de frequência f e amplitude de pico V_p sem distorção é SR_min = 2π × f × V_p (em V/μs, divida por 10․). Os amplificadores operacionais de áudio devem lidar com sinais de 20 kHz; na saída de ±10 V, SR_min = 2π × 20000 × 10/10․ ≈ 1,26 V/μs.
Exemplo Resolvido
Dicas Práticas
- ✓Para circuitos de áudio com trilhos de ±15 V e sinal de 20 kHz, SR > 2 V/μs é o mínimo absoluto; use > 5 V/μs para espaço livre. O NE5532 (9 V/μs) e o OPA2134 (20 V/μs) são opções de áudio populares com margem de variação adequada.
- ✓Os amplificadores operacionais de vídeo ou RF de alta velocidade (SR 100+ V/μs) nem sempre são melhores em áudio — eles podem ser mais ruidosos e mais propensos à instabilidade com ganhos de circuito fechado de frequência de áudio. Combine o amplificador operacional com a largura de banda realmente necessária.
- ✓A distorção de taxa de variação soa forte e vibrante, nitidamente diferente da distorção harmônica. Se um estágio de amplificador operacional parecer severo em volumes altos, meça a forma de onda de saída em 20 kHz em uma luneta para verificar se há recortes triangulares.
Erros Comuns
- ✗Produto confuso de ganho de largura de banda (GBW) com taxa de variação — o GBW se aplica à largura de banda de pequeno sinal em condições de circuito fechado. A taxa de variação é uma limitação não linear de grande sinal. Um amplificador operacional GBW rápido ainda pode limitar a variação de um sinal de alta frequência e grande amplitude.
- ✗Esquecendo de considerar a amplitude real do pico — o requisito de taxa de variação varia diretamente com a amplitude do pico. Um amplificador operacional com FPBW de 100 kHz a um pico de ± 10 V tem um FPBW de apenas 50 kHz a um pico de ± 20 V.
- ✗Selecionar um amplificador operacional com exatamente SR = SR_min — sempre aplique uma margem de projeto de pelo menos 2 × (6 dB), especialmente em aplicações de áudio em que harmônicos e transientes podem exigir taxas de variação instantâneas que excedam os requisitos fundamentais.
Perguntas Frequentes
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