Electricidad y electrónica

Calculadora de ancho de banda y velocidad de respuesta de amplificadores operacionales

Estima el ancho de banda, la velocidad de respuesta necesaria para una senoide y los límites de amplitud o frecuencia.

Tus datos

Tus resultados

Ancho de banda estimado de pequeña señal: —

Ganancia de ruido: —

Velocidad de respuesta necesaria: —

Frecuencia senoidal limitada por velocidad: —

Amplitud máxima limitada por velocidad: —

Reducción estimada de ganancia: —

Curva de respuesta

La curva muestra el modelo de ancho de banda. La línea discontinua fSR marca el límite de velocidad para la amplitud introducida; no simula distorsión.

FórmulaBW ≈ GBW / NG

Comprobar el ancho de banda del amplificador operacional y la velocidad de variación necesaria para una sinusoide

Compare el ancho de banda modelado de pequeña señal de un amplificador con la velocidad de variación necesaria para la sinusoide de salida deseada. La estimación del ancho de banda usa una aproximación de un solo polo con realimentación de tensión y la ganancia de ruido del circuito. Los cálculos de velocidad de variación usan la amplitud y la frecuencia de salida de forma independiente. La herramienta no simula la distorsión, no verifica la estabilidad ni comprueba el intervalo de entrada, la excursión de salida, la tensión de alimentación o la carga de un dispositivo concreto.

Paso a paso

Elija funcionamiento inversor o no inversor e introduzca el módulo de la ganancia de señal. Introduzca un módulo positivo para una ganancia inversora; la ganancia no inversora debe ser al menos 1. Indique el producto ganancia-ancho de banda en MHz y la velocidad de variación en V/µs correspondientes a las condiciones relevantes del dispositivo.
Introduzca la frecuencia en kHz y la amplitud de salida deseada. Elija Vpk, Vpp o Vrms para expresar esa amplitud. La amplitud corresponde a la señal de salida, por lo que no debe introducir la amplitud de entrada salvo que el circuito tenga una ganancia de señal unitaria.
Lea conjuntamente el ancho de banda, la velocidad de variación requerida, la frecuencia limitada por dicha velocidad y la reducción de ganancia. El estado indica qué umbral modelado se supera. Use la curva para comparar la frecuencia con el ancho de banda y compruebe por separado los requisitos de estabilidad, excursión y carga del dispositivo real.

Ajustes y límites

Ganancia de señal y ganancia de ruido: En un circuito no inversor, la ganancia de ruido equivale a la ganancia de señal. En un circuito inversor, la ganancia de ruido es 1 + el módulo de la ganancia de señal. El ancho de banda estimado es GBW dividido por la ganancia de ruido, de modo que módulos iguales de ganancia de señal no dan anchos de banda idénticos en estas dos topologías.
Convención de amplitud: Para una sinusoide, Vpp = 2 × Vpk y Vrms = Vpk / √2. La velocidad de variación requerida es 2πf × Vpk. Cambiar la convención reinterpreta el número introducido; actualice también el número si desea describir la misma forma de onda física.
Límites y respuesta modelados: El ancho de banda es el punto aproximado de −3 dB, no una garantía de ganancia plana por debajo de él. La curva de respuesta muestra la reducción de ganancia relacionada con el ancho de banda. El marcador discontinuo de velocidad de variación describe el umbral teórico de la amplitud introducida; no añade a la curva la distorsión debida a esa velocidad ni certifica un funcionamiento sin distorsión.

Ejemplo resuelto

Elija una ganancia no inversora de 10, GBW = 1 MHz, una velocidad de variación de 0.5 V/µs y una amplitud de salida de 1 Vpk. A 10 kHz, el ancho de banda es 100 kHz, la velocidad de variación requerida es 0.0628319 V/µs y la reducción de ganancia modelada es −0.0432137 dB.

Resultado esperado
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

Aumente la frecuencia a 100 kHz sin cambiar la amplitud. La velocidad de variación requerida pasa a ser 0.628319 V/µs, por encima del valor introducido, mientras que el modelo de ancho de banda da −3.0103 dB. La frecuencia limitada por la velocidad de variación para esta amplitud es aproximadamente 79.5775 kHz. Son restricciones independientes; reducir la amplitud de salida mejora el límite de velocidad de variación sin cambiar el ancho de banda.

Preguntas y solución de problemas

¿Por qué una ganancia inversora de 10 muestra un ancho de banda menor?

Su ganancia de ruido es 11, por lo que el mismo GBW de 1 MHz da un ancho de banda de aproximadamente 90.9091 kHz. El signo negativo de la ganancia de señal representa la inversión; no hace negativa la ganancia de ruido. Introduzca el módulo de la ganancia en el campo.

¿El resultado de amplitud máxima comprueba el recorte en los rieles de alimentación?

Solo comprueba la velocidad de variación introducida a la frecuencia indicada, expresada según la convención de amplitud seleccionada. La excursión de salida, la corriente de carga y los límites de modo común de entrada quedan fuera de este modelo. Una amplitud compatible con la velocidad de variación puede seguir siendo imposible para el amplificador real.

¿Por qué el estado puede indicar que se cumplen los límites cuando la ganancia ya ha disminuido?

El estado solo cambia cuando la frecuencia supera el ancho de banda o la velocidad de variación requerida supera la introducida. La ganancia disminuye continuamente antes de ese punto. Justo en el ancho de banda modelado, la reducción ya es de aproximadamente −3 dB; evalúe la planitud aceptable y el margen de funcionamiento según los requisitos de su aplicación.