Differenzielle Eingangsspannung, die für maximale Anstiegsgeschwindigkeit in Operationsverstärkern erforderlich ist

Hängt dieser Effekt von etwas anderem als der JFET / BJT-Eingangsstufe ab?

Slewing kann in jeder Stufe eines Operationsverstärkers auftreten, es kann in der Eingangsstufe, der Ausgangsstufe und jeder der Zwischenstufen auftreten. Es tritt immer dann auf, wenn ein Kondensator von einer festen Stromquelle angesteuert wird. Für eine bestimmte Konfiguration setzt eine Stufe die Grenze und bestimmt die Anstiegsgeschwindigkeit, oft ist dies tatsächlich die Eingangsstufe.

Eine typische Eingangsstufe besteht aus einem Differentialpaar mit einer Schwanzstromquelle. Im Gleichgewicht teilt sich der Strom der Schwanzstromquelle gleichmäßig auf, und wenn der Transistor hart angesteuert wird, nimmt er den gesamten Strom auf. Die erforderliche Spannung, um einen der Transistoren (fast) auszuschalten, bestimmt den Beginn des Schwenkens. Es ist eine feste Spannung für BJTs und eine variable Spannung für FETs.

Wenn in der Endstufe ein Slewing auftritt und die Endstufe nicht symmetrisch ist (z. B. Klasse A), können unterschiedliche Slew-Raten für fallende und steigende Flanken verwendet werden.

Gibt es Eingangsstufen, bei denen eine noch niedrigere differentielle Eingangsspannung zur maximalen Slew-Rate führt? Vielleicht eine Art Hybrid?

Ich kenne keine handelsüblichen Geräte, die dies tun, aber sicherlich gibt es adaptiv vorgespannte OpAmps, die den Strom durch die Eingangsstufe erhöhen, um das Schwenkverhalten zu verbessern.

Haben verschiedene Operationsverstärker desselben Typs (z. B. BJT) unterschiedliche Pegel, selbst wenn es nur zwei Typen gibt?

BJTs haben einen festen Pegel, es sei denn, es wird eine Emitter-Degeneration verwendet und FETs können unterschiedliche Pegel haben.

Normalerweise führt eine Übersteuerung des Eingangs zu einer längeren Zeit, um die Sättigung zu verlassen. Beachten Sie, dass die Anstiegsgeschwindigkeit nicht eng mit dieser Zeit verbunden ist und einige Operationsverstärker 50 us oder länger herumlungern können, bevor sie sich entscheiden, die Sättigung zu verlassen.

Ich schlage vor, Sie verwenden einen Operationsverstärker, der für Ihre (Ab-)Verwendung wie den AD8067 spezifiziert ist . Dieser spezielle ist möglicherweise nicht für Sie geeignet (Verstärkung muss > = 8 für Stabilität sein), aber die Zeit zum Verlassen der Sättigung ist angegeben und bei deutlichem Overdrive angemessen (~ 200 ns).

Ich glaube nicht, dass ich den SPICE-Modellen vertrauen würde, dass sie die Sättigungswiederherstellung unbedingt genau modellieren. Es könnte viel schlimmer sein, als die Simulation implizieren würde, also überprüfen Sie es durch Testen.

Ich weiß nicht, ob das Folgende helfen kann und/oder einige Ihrer Fragen beantwortet. Nichtsdestotrotz,

• Die Flankensteilheit wird mit angelegter Rückkopplung spezifiziert und gemessen (normalerweise 100 % Rückkopplung mit einer Regelkreisverstärkung von Eins); In Ihrem Beitrag konnte ich keine Erwähnung von Feedback finden.

• Geht man von einem 1V-Eingangsschritt aus, steigt der Ausgang ebenfalls auf 1V - allerdings mit einer gewissen Verzögerung, da das Feedback-Signal NICHT sofort am Inv ankommt. Eingabe, jedoch mit einer Verzögerung von einigen µSekunden.

• Dadurch wird die erste Stufe (Diff.-Verstärker) durch die Eingangsstufe übersteuert und der/die gesättigten Eingangstransistor(en) als Schalter betrieben.

• Daher wird der Kompensationskondensator in der zweiten Stufe mit einer konstanten Spannung geladen, bis das Rückkopplungssignal aufhört zu laden, weil die Eingangsstufe wieder in den linearen Betrieb gebracht wird (durch Rückkopplung hergestelltes Gleichgewicht).

• Dieser Ladevorgang führt zu (und bestimmt) den Schwenkeigenschaften des Verstärkers.

• Daraus lässt sich ableiten, dass der Eingangssprung groß genug sein muss, um die erste Stufe des Verstärkers (ohne Rückkopplung) sicher in die Sättigung zu bringen.

Die Anstiegsgeschwindigkeit wird normalerweise durch den verfügbaren Stromtreiber und die Ausgangskapazität begrenzt, die der Treiber sieht, einschließlich interner Verbindungen.

Wie viel Differenzspannung braucht es?

Bei einer Anstiegsgeschwindigkeit von x V/us und einer Anstiegszeit von 0,35/f und einer Regelkreis-BW von GBW/Av für eine Regelkreisverstärkung von Av.

Was ist nun das minimale Eingangssignal Vpp, um die angegebene Anstiegsgeschwindigkeit zu überschreiten?

Nun, das hängt von der Eingangsfrequenz und der Verstärkung ab, aber normalerweise ist es gut übersteuert, um die Nennanstiegsgeschwindigkeit zu bestimmen, und diese Anstiegsgeschwindigkeit ist strombegrenzt und hängt von der internen und externen Lastkapazität ab.

dV/dt=Ic/C

Wenn SR = 13 V / us typ für C = 100 pF, was ist Iout max? Ic=1e-10*13e-6 = 1,3 mA

Aber warten Sie, es gibt keine Spezifikation für den Ausgangsstrom.

Wenn wir jedoch einen maximalen Ausgangsschwingungspunkt von 50 % Vpp verwenden, um den äquivalenten Ausgangswiderstand zu bestimmen, erhalten wir 220 Ohm, die zu +/7 V Schwingung fähig sind, angepasst an interne Verluste.

Daher können wir nur schlussfolgern, dass der Ausgangsstrom NICHT begrenzt ist, sondern einige interne Stufen, in denen der Strom begrenzt ist.

Unterschiedliche Eingabe-Diff-Paare erzeugen unterschiedliche lineare Eingabebereiche. Und der Wechsel zu FETs ermöglicht andere (Gate-Breite/Länge) Freiheitsgrade. Der UA715 verwendet eine bipolare Emitter-Degeneration, um ein schnelles Einschwingen zu erreichen. Hier sind typische Eingabe-Diffpairs:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}