Para um amp-op com uma taxa de inclinação \mathrm{SR}=2,4 \mathrm{V} / \mu \mathrm{s}, qual é o máximo ganho de tensão de malha fechada que pode ser usado quando o sinal de entrada variar de 0,3 \mathrm{~V} em 10 \mu \mathrm{~s} ?
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
Dados do enunciado:
Taxa de inclinação (slew rate) do amp-op: \mathrm{SR}=2,4\\ \mathrm{V}/\mu\mathrm{s}.
O sinal de entrada varia \Delta V_{\text{in}}=0,3\\ \mathrm{V} em \Delta t=10\\ \mu\mathrm{s}.
O que o problema pede:
Determinar o máximo ganho de tensão em malha fechada que pode ser usado sem que a taxa de inclinação do amp-op seja excedida.
Passo 2
Entender o conceito físico usado aqui (de forma simples e direta).
A definição prática de slew rate: é o máximo valor que a saída pode variar por unidade de tempo, isto é, o máximo de \dfrac{dV_{\text{out}}}{dt}. Em notação:
Numa configuração de malha fechada com ganho de tensão \,A_{\text{CL}}\, (ganho independente do sinal ser inverting ou noninverting), uma variação da entrada \Delta V_{\text{in}} provoca, idealmente, uma variação da saída
Para evitar que o amp-op “trate” a variação como limitada pela slew rate (isto é, sem distorção por slew), essa inclinação deve ser menor ou igual à \mathrm{SR}. Assim a condição é
Interpretação: um ganho de malha fechada maior que 80 faria com que a saída precisasse variar mais rápido do que o permitido pela \mathrm{SR}, causando “slew-rate limiting” (distorção na saída). Ganho até 80 é aceitável, assumindo que a forma do sinal e a variação ocorrem conforme informado.
Passo 5
Complemento útil (opcional): converter o ganho para decibéis, caso queira comparar com especificações em dB.
20\log_{10}(80)\approx 38,06\\ \mathrm{dB}.
Pequeno incentivo: está feito — basicamente você calcula a inclinação necessária na saída e a compara com o SR; isso vale para qualquer sinal rápido que você queira amplificar.