Électricité et électronique

Calculateur de bande passante et de vitesse de balayage d’ampli-op

Estimez la bande passante, la vitesse de balayage requise pour une sinusoïde et les limites d’amplitude ou de fréquence.

Vos valeurs

Vos résultats

Bande passante estimée en petit signal: —

Gain de bruit: —

Vitesse de balayage requise: —

Fréquence sinusoïdale limitée par la vitesse: —

Amplitude maximale limitée par la vitesse: —

Réduction estimée du gain: —

Courbe de réponse

La courbe montre le modèle de bande passante. La ligne pointillée fSR indique la limite de vitesse pour l’amplitude saisie ; elle ne simule pas la distorsion.

FormuleBW ≈ GBW / NG

Vérifier la bande passante d’un amplificateur opérationnel et la vitesse de balayage requise pour une sinusoïde

Comparez la bande passante modélisée en petits signaux d’un amplificateur à la vitesse de balayage requise pour une sinusoïde de sortie souhaitée. L’estimation de la bande passante utilise une approximation à un seul pôle avec contre-réaction en tension et le gain de bruit du circuit. Les calculs de vitesse de balayage utilisent indépendamment l’amplitude et la fréquence de sortie. L’outil ne simule pas la distorsion, ne vérifie pas la stabilité et ne contrôle pas la plage d’entrée, l’excursion de sortie, la tension d’alimentation ou la charge d’un composant particulier.

Étape par étape

Choisissez le fonctionnement inverseur ou non inverseur et saisissez le module du gain du signal. Saisissez un module positif pour un gain inverseur ; le gain non inverseur doit être au moins égal à 1. Indiquez le produit gain-bande passante en MHz et la vitesse de balayage en V/µs correspondant aux conditions pertinentes du composant.
Saisissez la fréquence en kHz et l’amplitude de sortie souhaitée. Choisissez Vpk, Vpp ou Vrms pour exprimer cette amplitude. Elle correspond au signal de sortie ; ne saisissez donc pas l’amplitude d’entrée, sauf si votre circuit a un gain du signal unitaire.
Lisez ensemble la bande passante, la vitesse de balayage requise, la fréquence limitée par cette vitesse et la réduction du gain. L’état indique quel seuil modélisé est dépassé. Utilisez la courbe pour comparer la fréquence à la bande passante, puis vérifiez séparément les exigences de stabilité, d’excursion et de charge du composant réel.

Réglages et limites

Gain du signal et gain de bruit: Pour un circuit non inverseur, le gain de bruit est égal au gain du signal. Pour un circuit inverseur, le gain de bruit est 1 + le module du gain du signal. La bande passante estimée est GBW divisé par le gain de bruit ; des modules de gain du signal égaux ne donnent donc pas des bandes passantes identiques dans ces deux topologies.
Convention d’amplitude: Pour une sinusoïde, Vpp = 2 × Vpk et Vrms = Vpk / √2. La vitesse de balayage requise est 2πf × Vpk. Changer de convention réinterprète le nombre saisi ; modifiez également ce nombre si vous souhaitez décrire la même forme d’onde physique.
Limites et réponse modélisées: La bande passante correspond au point approximatif à −3 dB, sans garantir un gain constant en dessous de celui-ci. La courbe de réponse montre la réduction du gain liée à la bande passante. Le repère en pointillés de vitesse de balayage décrit le seuil théorique de l’amplitude saisie ; il n’ajoute pas la distorsion liée à cette vitesse à la courbe et ne certifie pas un fonctionnement sans distorsion.

Exemple détaillé

Choisissez un gain non inverseur de 10, GBW = 1 MHz, une vitesse de balayage de 0.5 V/µs et une amplitude de sortie de 1 Vpk. À 10 kHz, la bande passante est de 100 kHz, la vitesse de balayage requise est de 0.0628319 V/µs et la réduction modélisée du gain est de −0.0432137 dB.

Résultat attendu
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

Augmentez la fréquence à 100 kHz sans changer l’amplitude. La vitesse de balayage requise devient 0.628319 V/µs, dépassant la vitesse saisie, tandis que le modèle de bande passante donne −3.0103 dB. La fréquence limitée par la vitesse de balayage pour cette amplitude est d’environ 79.5775 kHz. Ces contraintes sont distinctes ; réduire l’amplitude de sortie améliore la limite de vitesse de balayage sans changer la bande passante.

Questions et dépannage

Pourquoi un gain inverseur de 10 indique-t-il une bande passante plus faible ?

Son gain de bruit est de 11 ; le même GBW de 1 MHz donne donc une bande passante d’environ 90.9091 kHz. Le signe négatif du gain du signal représente l’inversion ; il ne rend pas le gain de bruit négatif. Saisissez le module du gain dans le champ.

Le résultat d’amplitude maximale vérifie-t-il l’écrêtage aux tensions d’alimentation ?

Il vérifie uniquement la vitesse de balayage saisie à la fréquence saisie, exprimée selon la convention d’amplitude sélectionnée. L’excursion de sortie, le courant de charge et les limites de mode commun à l’entrée sont hors de ce modèle. Une amplitude compatible avec la vitesse de balayage peut rester impossible pour l’amplificateur réel.

Pourquoi l’état peut-il indiquer que les limites sont respectées alors que le gain a diminué ?

L’état ne change que lorsque la fréquence dépasse la bande passante ou que la vitesse de balayage requise dépasse celle saisie. Le gain diminue progressivement avant ce point. Exactement à la bande passante modélisée, la réduction est déjà d’environ −3 dB ; évaluez la constance acceptable du gain et la marge de fonctionnement selon les exigences de votre application.