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Was sind OpAmps?

Typische Parameter (Slew-Rate)

Slew-Rate (SR)

Die Slew-Rate ist ein Parameter, der die Betriebsgeschwindigkeit eines OpAmps beschreibt.
Sie bezeichnet die Rate, die sich pro Einheitenzeit, die durch die Ausgangspannung festgelegt wird, ändern kann.
Beispiel: 1V/us gibt an, dass die Spannung sich um 1V in 1us ändern kann.
Mit idealen OpAmps kann wirklich ein Ausgangssignal für jedes Eingangssignal ausgegeben werden. In Wirklichkeit existieren jedoch Slew-Rate-Grenzen.
Stellt man am Eingang einen rechteckigen Puls mit steilem An- und Abstieg bereit, gibt dies den möglichen Änderungsgrad in der Ausgangsspannung pro Einheitenzeit an.

Slew-Messschaltkreis und Wellenformen

Die Anstiegs- und Abfall-Slew-Raten werden über die folgenden Gleichungen berechnet.

Formeln

Die Slew-Rate wird basierend auf dem langsameren „Anstieg" und „Abfall" berechnet.
Mit anderen Worten: Sie gibt den Maximalwert der Neigung des Ausgangssignals an.
Bei Signalen mit größeren Änderungen (Neigungen) wird der Ausgang verzerrt und kann nicht folgen. Und selbst bei der Konfiguration eines Verstärkerschaltkreises kommt es, da es sich bei der Slew-Rate um das Verhältnis der Ausgangsänderungen handelt, zu keinen Änderungen.

OpAmps werden zur Verstärkung von AC- und DC-Signalen verwendet.
OpAmps haben jedoch eine begrenzte Reaktionsgeschwindigkeit und können daher nicht alle Arten von Signalen verarbeiten.
Im obigen Diagramm eines Spannungsfolgeschaltkreises werden die Eingangs- und Ausgangsspannungsbereiche durch die DC-Eingangsspannung begrenzt.
Darüber hinaus werden AC-Signale mit einer Frequenzkomponente durch die Slew-Rate und das Verstärkungsbandbreitenprodukt eingeschränkt.

Hier berücksichtigen wir die Beziehung zwischen der Amplitude und Frequenz (oder Slew-Rate).
Der OpAmp bestimmt die maximale Frequenz, die ausgegeben werden kann.

Auf der rechten Seite ist die Rechnung für die Slew-Rate dargestellt, die für die Ausgabe der Wellenform notwendig ist.

y=Asinωt

Die Slew-Rate ist die Neigung der Tangente der Sinuswelle, die die obige Gleichung unterscheidet.

Formeln

Die Slew-Rate ist

SR=Aω   ω=2πf

Sinuswelle

Da die Amplitude der Sinuswelle außerdem Vpp=2A (Spitze-zu-Spitze) wird, kann die Gleichung folgendermaßen modifiziert werden.

Formeln

Diese Frequenz f wird als Full-Power-Bandbreite bezeichnet.
Hierbei handelt es sich um Bedingungen, bei denen der Verstärkungsfaktor im OpAmp nicht festgelegt wurde. Mit anderen Worten: Die Beziehung zwischen Frequenz und Amplitude (innerhalb des Ausgangsspannungsbereichs), die vom OpAmp in einem Spannungsfolgeschaltkreis ausgegeben werden kann.

Bsp.: Die Frequenz, mit der ein a 1Vpp-Signal in einem OpAmp mit SR=1V/us ausgegeben werden kann, lautet

Formeln

Wenn die oben berechnete Frequenz überschritten wird (mit einer konstanten Amplitude), wird die Wellenform durch die Slew-Rate begrenzt und die Sinuswelle wird verzerrt und zu einer dreieckigen Welle.

OpAmp/VergleicherhinweiseAnwendungshinweise