В электронике и электромагнетизме скорость нарастания определяется как изменение напряжения или тока, или любой другой электрической или электромагнитной величины за единицу времени. Выраженная в единицах СИ , единица измерения дается как изменение в секунду, но в контексте электронных схем скорость нарастания обычно выражается в микросекундах (мкс) или наносекундах (нс).
Электронные схемы могут указывать минимальные или максимальные пределы скорости нарастания для своих входов или выходов, причем эти пределы действительны только при некотором наборе заданных условий (например, выходной нагрузки). Когда спецификация скорости нарастания задана для выхода схемы, такой как усилитель, она гарантирует, что скорость перехода выходного сигнала будет по крайней мере заданным минимумом или максимумом заданным максимумом. При применении ко входу схемы она вместо этого указывает, что внешняя схема управления должна соответствовать этим пределам, чтобы гарантировать правильную работу приемного устройства. Если эти пределы нарушаются, может возникнуть некоторая ошибка, и правильная работа больше не гарантируется.
Например, когда вход цифровой схемы управляется слишком медленно, цифровое входное значение, зарегистрированное схемой, может колебаться между 0 и 1 во время передачи сигнала. [1] В других случаях указывается максимальная скорость нарастания [2] для того, чтобы ограничить высокочастотное содержимое, присутствующее в сигнале, тем самым предотвращая такие нежелательные эффекты, как звон или излучаемые помехи . [3]
В усилителях ограничения скорости нарастания могут привести к нелинейным эффектам. Чтобы синусоидальная форма сигнала не подвергалась ограничению скорости нарастания, скорость нарастания (в вольтах в секунду) во всех точках усилителя должна удовлетворять следующему условию:
где f — рабочая частота, а — пиковая амплитуда сигнала, т. е. половина размаха синусоиды.
В механике скорость нарастания - это изменение положения объекта, вращающегося вокруг наблюдателя, с течением времени, измеряемое в радианах , градусах или оборотах за единицу времени. Она имеет размерность
Скорость нарастания напряжения электронной цепи определяется как скорость изменения напряжения в единицу времени. Скорость нарастания напряжения обычно выражается в единицах В / мкс . [4]
где - выходной сигнал усилителя как функция времени t .
Скорость нарастания можно измерить с помощью генератора функций (обычно прямоугольных импульсов) и осциллографа (CRO). Скорость нарастания одинакова, независимо от того, учитывается ли обратная связь.
Между различными конструкциями усилителей есть небольшие различия в том, как происходит явление поворота. Однако общие принципы те же, что и на этой иллюстрации.
Входной каскад современных усилителей обычно представляет собой дифференциальный усилитель с характеристикой транскондуктивности . Это означает, что входной каскад принимает дифференциальное входное напряжение и выдает выходной ток на второй каскад.
Транскондуктивность обычно очень высока — именно здесь генерируется большой коэффициент усиления усилителя с разомкнутой петлей. Это также означает, что довольно малое входное напряжение может вызвать насыщение входного каскада . При насыщении каскад выдает почти постоянный выходной ток.
Второй каскад современных усилителей мощности, помимо прочего, является местом, где осуществляется компенсация частоты . Низкочастотная характеристика этого каскада приближается к интегратору . Таким образом, постоянный входной ток будет производить линейно возрастающий выход. Если второй каскад имеет эффективную входную емкость и коэффициент усиления по напряжению , то скорость нарастания в этом примере можно выразить как:
где - выходной ток первой ступени в режиме насыщения.
Скорость нарастания помогает нам определить максимальную входную частоту и амплитуду, применимые к усилителю, так что выход не будет существенно искажен. Таким образом, становится обязательным проверить спецификацию на скорость нарастания устройства перед его использованием для высокочастотных приложений.
Скорость нарастания напряжения можно намеренно ограничить с помощью двух операционных усилителей , конденсатора и двух резисторов. [5]
В электронных музыкальных инструментах поворотные схемы или программно-генерируемые поворотные функции намеренно используются для обеспечения эффекта портаменто (также называемого скольжением или задержкой ), при котором начальное цифровое значение или аналоговое управляющее напряжение медленно переходит в новое значение в течение определенного периода времени (см. интерполяция ).
