Aujourd'hui, j'ai rencontré un problème avec la vitesse de balayage de l'ampli-op en jouant avec un design où un ampli-op passe beaucoup de temps en saturation, seulement pour parfois "descendre" et régler la sortie.
(Je simule cela en utilisant LTspice, et les amplificateurs opérationnels sont choisis arbitrairement mais cela ne devrait pas affecter la question.)
Contexte
Je voulais augmenter la vitesse de balayage pour minimiser le temps qu'il passait à sortir de la saturation et entrer en mode actif, mais lorsque j'ai remplacé le LT1013 plus lent par un modèle du TL074, le balayage le taux de mon signal n'a pas augmenté de manière substantielle. Même lorsque les entrées positives et négatives du TL074 étaient clairement distantes d'au moins 50 mV, il n'atteignait pas la pleine vitesse. C'est bien plus que la différence de tension d'entrée maximale. J'ai également vérifié qu'il n'était pas limité par le courant de sortie, mais rien là-bas.
Solution?
Après beaucoup de grattage, je me rends compte que c'est parce que les entrées ne sont pas assez éloignées l'une de l'autre. N'ayant jamais vu cet effet auparavant, ou du moins n'y ayant pas trop pensé, j'ai supposé que tant que les entrées étaient raisonnablement différentes, l'amplificateur opérationnel ferait de son mieux pour changer la sortie.
Je me souviens aussi avoir lu quelque chose à ce sujet dans L'art de l'électronique, et quand je l'ai recherché, c'est à peu près tout ce qu'il a à dire sur le sujet:
5.8.1 Vitesse de balayage: considérations générales
... Une deuxième conséquence est mieux expliquée à l'aide d'un graphique de la vitesse de balayage en fonction du signal d'entrée différentiel (Figure 5.12). Le point à souligner ici est qu'un circuit qui exige une vitesse de balayage substantielle doit fonctionner avec une erreur de tension substantielle aux bornes d'entrée de l'ampli opérationnel.
Figure 5.12. Une tension d'entrée différentielle substantielle est nécessaire pour produire la pleine vitesse de balayage de l'amplificateur opérationnel, comme indiqué dans ces données mesurées. Pour les amplificateurs opérationnels d'entrée BJT, il faut ∼60 mV pour atteindre la vitesse de balayage complète; pour les JFET et les MOSFET, c'est plus un volt.
Bingo. TL074 est un ampli opérationnel à entrée JFET. J'ai ajusté mes circuits pour obtenir une tension différentielle plus élevée, et cela a résolu le problème immédiat. Une simulation distincte m'a donné des résultats similaires à cette figure, montrant que les modèles de LTspice sont au moins raisonnablement fidèles à la réalité.
Cependant, l'augmentation de la tension différentielle pose d'autres problèmes, que je voudrais éviter.
Question
... ou plusieurs questions connexes. Je ne cherche pas nécessairement des réponses à chacune d'elles, mais peut-être plus une explication générale.
- Cet effet dépend-il d'autre chose que de l'étape d'entrée JFET / BJT?
- Y a-t-il des étages d'entrée où une tension d'entrée différentielle encore plus faible conduit à la vitesse de balayage maximale? Peut-être une sorte d'hybride?
- Même s'il n'y a que deux types, est-ce que différents amplis-op du même type (par exemple, BJT) ont des niveaux différents?
- ... si oui, est-ce possible de le comprendre à partir de la fiche technique?
Je n'ai rien trouvé à ce sujet sur la fiche technique du TL074, mais ce n'est bien sûr qu'un seul échantillon.
Un peu lié, existe-t-il une solution commune, ou est-ce là que je commencerais plutôt à regarder des comparateurs? Je pourrais utiliser une sorte de comparateur dans la conception finale, mais je trouve toujours ce problème intéressant.
