Elektrotechnik und Elektronik

Rechner für Op-Amp-Bandbreite und Anstiegsgeschwindigkeit

Schätze Bandbreite, erforderliche Anstiegsgeschwindigkeit für Sinussignale und Amplituden- oder Frequenzgrenzen.

Deine Eingaben

Deine Ergebnisse

Geschätzte Kleinsignalbandbreite: —

Rauschverstärkung: —

Erforderliche Anstiegsgeschwindigkeit: —

Durch Anstiegsgeschwindigkeit begrenzte Sinusfrequenz: —

Durch Anstiegsgeschwindigkeit begrenzte Maximalamplitude: —

Geschätzter Verstärkungsabfall: —

Antwortkurve

Die Kurve zeigt das Bandbreitenmodell. Die gestrichelte fSR-Linie markiert die Anstiegsgrenze für die eingegebene Amplitude; sie simuliert keine Verzerrung.

FormelBW ≈ GBW / NG

Bandbreite von Operationsverstärkern und Anstiegsgeschwindigkeit für Sinussignale prüfen

Vergleichen Sie die modellierte Kleinsignalbandbreite eines Verstärkers mit der Anstiegsgeschwindigkeit, die für eine gewünschte sinusförmige Ausgangsspannung erforderlich ist. Die Bandbreitenschätzung verwendet eine einpolige Näherung mit Spannungsgegenkopplung und die Rauschverstärkung der Schaltung. Die Berechnung der Anstiegsgeschwindigkeit verwendet Ausgangsamplitude und Frequenz unabhängig davon. Das Werkzeug simuliert keine Verzerrungen, überprüft keine Stabilität und prüft weder Eingangsbereich, Ausgangsaussteuerung, Versorgungsspannung noch Belastung eines bestimmten Bausteins.

Schritt für Schritt

Wählen Sie invertierenden oder nichtinvertierenden Betrieb und geben Sie den Betrag der Signalverstärkung ein. Geben Sie für eine invertierende Verstärkung einen positiven Betrag ein; eine nichtinvertierende Verstärkung muss mindestens 1 betragen. Tragen Sie das Verstärkungs-Bandbreiten-Produkt in MHz und die Anstiegsgeschwindigkeit in V/µs für die maßgeblichen Betriebsbedingungen des Bausteins ein.
Geben Sie die Frequenz in kHz und die gewünschte Ausgangsamplitude ein. Wählen Sie Vpk, Vpp oder Vrms zur Beschreibung dieser Amplitude. Die Amplitude bezieht sich auf das Ausgangssignal; geben Sie daher die Eingangsamplitude nur ein, wenn Ihre Schaltung eine Signalverstärkung von eins hat.
Lesen Sie Bandbreite, erforderliche Anstiegsgeschwindigkeit, durch die Anstiegsgeschwindigkeit begrenzte Frequenz und Verstärkungsabnahme gemeinsam ab. Der Status zeigt, welcher modellierte Grenzwert überschritten wird. Vergleichen Sie anhand der Kurve die Frequenz mit der Bandbreite und prüfen Sie anschließend die Anforderungen des tatsächlichen Bausteins an Stabilität, Aussteuerung und Last separat.

Einstellungen und Grenzen

Signalverstärkung und Rauschverstärkung: Bei einer nichtinvertierenden Schaltung entspricht die Rauschverstärkung der Signalverstärkung. Bei einer invertierenden Schaltung beträgt die Rauschverstärkung 1 + Betrag der Signalverstärkung. Die geschätzte Bandbreite ist GBW geteilt durch die Rauschverstärkung; gleiche Beträge der Signalverstärkung ergeben bei diesen beiden Schaltungsarten daher keine identischen Bandbreiten.
Amplitudenkonvention: Für eine Sinuswelle gilt Vpp = 2 × Vpk und Vrms = Vpk / √2. Die erforderliche Anstiegsgeschwindigkeit beträgt 2πf × Vpk. Ein Wechsel der Konvention interpretiert die eingegebene Zahl neu; ändern Sie auch die Zahl, wenn Sie dieselbe physikalische Wellenform beschreiben möchten.
Modellierte Grenzen und Frequenzgang: Die Bandbreite bezeichnet näherungsweise den −3 dB-Punkt und garantiert keine konstante Verstärkung darunter. Die Frequenzgangkurve zeigt die bandbreitenbedingte Verstärkungsabnahme. Die gestrichelte Markierung für die Anstiegsgeschwindigkeit beschreibt den theoretischen Grenzwert für die eingegebene Amplitude; sie fügt der Kurve keine Verzerrung durch begrenzte Anstiegsgeschwindigkeit hinzu und bestätigt keinen verzerrungsfreien Betrieb.

Durchgerechnetes Beispiel

Wählen Sie eine nichtinvertierende Verstärkung von 10, GBW = 1 MHz, eine Anstiegsgeschwindigkeit von 0.5 V/µs und eine Ausgangsamplitude von 1 Vpk. Bei 10 kHz beträgt die Bandbreite 100 kHz, die erforderliche Anstiegsgeschwindigkeit 0.0628319 V/µs und die modellierte Verstärkungsabnahme −0.0432137 dB.

Erwartetes Ergebnis
f	SRreq	ΔG	Vpk,max
10 kHz	0.0628319 V/µs	−0.0432137 dB	7.95775 Vpk
100 kHz	0.628319 V/µs	−3.0103 dB	0.795775 Vpk

Erhöhen Sie die Frequenz bei unveränderter Amplitude auf 100 kHz. Die erforderliche Anstiegsgeschwindigkeit steigt auf 0.628319 V/µs und überschreitet damit den eingegebenen Wert, während das Bandbreitenmodell −3.0103 dB ergibt. Die durch die Anstiegsgeschwindigkeit begrenzte Frequenz liegt für diese Amplitude bei etwa 79.5775 kHz. Dies sind getrennte Beschränkungen; eine kleinere Ausgangsamplitude verbessert die Grenze der Anstiegsgeschwindigkeit, ohne die Bandbreite zu verändern.

Fragen und Fehlerbehebung

Warum zeigt eine invertierende Verstärkung von 10 eine kleinere Bandbreite?

Ihre Rauschverstärkung beträgt 11, sodass dasselbe GBW von 1 MHz eine Bandbreite von ungefähr 90.9091 kHz ergibt. Das Minuszeichen der Signalverstärkung steht für die Invertierung; es macht die Rauschverstärkung nicht negativ. Geben Sie den Betrag der Verstärkung in das Feld ein.

Prüft das Ergebnis für die maximale Amplitude eine Begrenzung an den Versorgungsschienen?

Es prüft nur die eingegebene Anstiegsgeschwindigkeit bei der eingegebenen Frequenz, ausgedrückt in der gewählten Amplitudenkonvention. Ausgangsaussteuerung, Laststrom und Gleichtaktgrenzen am Eingang liegen außerhalb dieses Modells. Eine mit der Anstiegsgeschwindigkeit vereinbare Amplitude kann für den tatsächlichen Verstärker dennoch unerreichbar sein.

Warum kann der Status innerhalb der Grenzen anzeigen, obwohl die Verstärkung bereits abgefallen ist?

Der Status ändert sich erst, wenn die Frequenz die Bandbreite oder die erforderliche Anstiegsgeschwindigkeit den eingegebenen Wert überschreitet. Die Verstärkung fällt bereits vorher kontinuierlich ab. Genau bei der modellierten Bandbreite beträgt die Abnahme schon etwa −3 dB; beurteilen Sie die zulässige Abweichung und Betriebsreserve anhand der Anforderungen Ihrer Anwendung.