Influencia de la amplitud en la señal de salida en el op-amp inversor

Question

Estoy probando un circuito de amplificador operacional inversor en LTspice.

Primero observé la gráfica de la ganancia, y calcule el ancho de banda del circuito que es de 11995Hz. Luego hice una simulación a esa frecuencia, y me quedé muy intrigado con el resultado.

Pensaba que el límite de saturación era de 15 V sin embargo cuando pongo una amplitud de entrada de 0,15 la amplitud de salida es de 4,2V y la forma de la señal es un seno, pero a medida que aumento el valor de la amplitud de entrada la amplitud de salida no cambia pero la forma de la señal se convierte en un triángulo.

No entiendo cómo se produce este fenómeno.

Answer 1

Has descubierto el fenómeno llamado "slew rate". El ancho de banda de las señales pequeñas es exactamente eso, para señales pequeñas.

Cuando la amplitud es mayor, se produce un fenómeno de señal grande llamado slew rate que limita el dv/dt de la tensión de salida.

La razón es el tapón de compensación que forma el polo dominante en el amplificador. Hay una cantidad limitada de corriente para cargar y descargar el condensador de compensación, por lo que cuando la tensión de entrada dv/dt excede lo que la fuente de corriente puede suministrar a la tapa de compensación, la salida gira a una velocidad gobernada por I=C*dv/dt. Esto hace que un seno se convierta en un triángulo con un cierto valor de frecuencia y amplitud.

La derivada de A sin(w t) es A w cos(w t) y el máximo de la derivada (tasa de cambio máxima) es A w por lo que A*w debe ser menor que la velocidad de giro nominal del amplificador para evitar cualquier distorsión de la velocidad de giro. [Editado para corregir el desvanecimiento cerebral inicial].

Aquí hay un enlace