Velocidad de giro

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En electrónica y electromagnetismo , la velocidad de respuesta se define como el cambio de voltaje o corriente, o cualquier otra cantidad eléctrica o electromagnética, por unidad de tiempo. Expresada en unidades del SI , la unidad de medida se da como el cambio por segundo, pero en el contexto de los circuitos electrónicos, la velocidad de respuesta se expresa generalmente en términos de microsegundos (μs) o nanosegundos (ns).

Los circuitos electrónicos pueden especificar límites mínimos o máximos en las velocidades de respuesta para sus entradas o salidas, y estos límites solo son válidos bajo un conjunto de condiciones dadas (por ejemplo, carga de salida). Cuando se proporciona para la salida de un circuito, como un amplificador, la especificación de la velocidad de respuesta garantiza que la velocidad de la transición de la señal de salida será al menos la mínima dada, o como máximo la máxima dada. Cuando se aplica a la entrada de un circuito, indica en cambio que el circuito de control externo debe cumplir con esos límites para garantizar el funcionamiento correcto del dispositivo receptor. Si se violan estos límites, puede ocurrir algún error y ya no se garantiza el funcionamiento correcto.

Por ejemplo, cuando la entrada a un circuito digital se activa demasiado lentamente, el valor de entrada digital registrado por el circuito puede oscilar entre 0 y 1 durante la transición de la señal. ^[1] En otros casos, se especifica una velocidad de respuesta máxima ^[2] para limitar el contenido de alta frecuencia presente en la señal, evitando así efectos indeseables como zumbido o interferencia radiada . ^[3]

En los amplificadores, las limitaciones en la capacidad de velocidad de respuesta pueden dar lugar a efectos no lineales. Para que una forma de onda sinusoidal no esté sujeta a la limitación de velocidad de respuesta, la capacidad de velocidad de respuesta (en voltios por segundo) en todos los puntos de un amplificador debe satisfacer la siguiente condición:

${\displaystyle \mathrm {SR} \geq 2\pi fV_{\mathrm {pk} },}$

donde f es la frecuencia de operación y es la amplitud máxima de la forma de onda, es decir, la mitad de la oscilación de pico a pico de una sinusoide.${\displaystyle V_{\mathrm {pk} }}$

En mecánica, la velocidad de giro es el cambio de posición a lo largo del tiempo de un objeto que orbita alrededor del observador, medido en radianes , grados o vueltas por unidad de tiempo. Tiene dimensión ${\displaystyle {\mathsf {T}}^{{-}1}.}$

La velocidad de respuesta de un circuito electrónico se define como la tasa de cambio de voltaje por unidad de tiempo. La velocidad de respuesta se expresa generalmente en unidades de V / μs . ^[4]

${\displaystyle \mathrm {SR} =\max \left|{\frac {dv_{\mathrm {out} }(t)}{dt}}\right|}$

donde es la salida producida por el amplificador en función del tiempo t .${\displaystyle v_{\mathrm {out} }(t)}$

La velocidad de respuesta se puede medir utilizando un generador de funciones (normalmente de onda cuadrada) y un osciloscopio (CRO). La velocidad de respuesta es la misma, independientemente de si se tiene en cuenta la retroalimentación.

Existen ligeras diferencias entre los distintos diseños de amplificadores en cuanto a cómo se produce el fenómeno de oscilación. Sin embargo, los principios generales son los mismos que en esta ilustración.

La etapa de entrada de los amplificadores modernos suele ser un amplificador diferencial con una característica de transconductancia . Esto significa que la etapa de entrada toma un voltaje de entrada diferencial y produce una corriente de salida en la segunda etapa.

La transconductancia suele ser muy alta: aquí es donde se genera la gran ganancia de bucle abierto del amplificador. Esto también significa que un voltaje de entrada bastante pequeño puede provocar que la etapa de entrada se sature . En la saturación , la etapa produce una corriente de salida casi constante.

La segunda etapa de los amplificadores de potencia modernos es, entre otras cosas, donde se realiza la compensación de frecuencia . La característica de paso bajo de esta etapa se aproxima a un integrador . Por lo tanto, una entrada de corriente constante producirá una salida que aumenta linealmente. Si la segunda etapa tiene una capacitancia de entrada efectiva y una ganancia de voltaje de , entonces la velocidad de respuesta en este ejemplo se puede expresar como:${\displaystyle C}$${\displaystyle A_{2}}$

${\displaystyle \mathrm {SR} ={\frac {I_{\mathrm {sat} }}{C}}A_{2}}$

donde es la corriente de salida de la primera etapa en saturación.${\displaystyle I_{\mathrm {sat} }}$

La velocidad de respuesta nos ayuda a identificar la frecuencia de entrada máxima y la amplitud aplicables al amplificador de modo que la salida no se distorsione significativamente. Por lo tanto, resulta imprescindible consultar la hoja de datos para conocer la velocidad de respuesta del dispositivo antes de usarlo para aplicaciones de alta frecuencia.

La velocidad de respuesta se puede limitar deliberadamente utilizando dos amplificadores operacionales , un condensador y dos resistencias. ^[5]

En los instrumentos musicales electrónicos, los circuitos de slew o las funciones de slew generadas por software se utilizan deliberadamente para proporcionar una función de portamento (también llamada deslizamiento o retraso ), donde un valor digital inicial o un voltaje de control analógico se transforma lentamente en un nuevo valor durante un período de tiempo (ver interpolación ).

• Ancho de banda de potencia

• Explicación de la velocidad de respuesta con un ejemplo interactivo y un cálculo detallado para un circuito de amplificador operacional estándar
• Diseño de circuitos lineales Capítulo 1: Amplificadores operacionales