Elettricità ed elettronica

Calcolatore di larghezza di banda e velocità di variazione degli operazionali

Stima larghezza di banda, velocità di variazione richiesta per una sinusoide e limiti di ampiezza o frequenza.

I tuoi dati

I tuoi risultati

Larghezza di banda stimata per piccoli segnali: —

Guadagno di rumore: —

Velocità di variazione richiesta: —

Frequenza sinusoidale limitata dalla velocità: —

Ampiezza massima limitata dalla velocità: —

Riduzione stimata del guadagno: —

Curva di risposta

La curva mostra il modello di banda. La linea tratteggiata fSR indica il limite di variazione per l’ampiezza inserita; non simula la distorsione.

FormulaBW ≈ GBW / NG

Verificare la larghezza di banda dell’amplificatore operazionale e la velocità di variazione richiesta per una sinusoide

Confronta la larghezza di banda modellata per piccoli segnali di un amplificatore con la velocità di variazione richiesta per una sinusoide di uscita desiderata. La stima della larghezza di banda usa un’approssimazione a polo singolo con retroazione in tensione e il guadagno di rumore del circuito. I calcoli della velocità di variazione usano ampiezza e frequenza di uscita in modo indipendente. Lo strumento non simula la distorsione, non verifica la stabilità né controlla l’intervallo di ingresso, l’escursione di uscita, la tensione di alimentazione o il carico di un dispositivo specifico.

Passo dopo passo

Scegli il funzionamento invertente o non invertente e inserisci il modulo del guadagno del segnale. Inserisci un modulo positivo per un guadagno invertente; il guadagno non invertente deve essere almeno 1. Specifica il prodotto guadagno-larghezza di banda in MHz e la velocità di variazione in V/µs relativi alle condizioni pertinenti del dispositivo.
Inserisci la frequenza in kHz e l’ampiezza di uscita desiderata. Scegli Vpk, Vpp o Vrms per descrivere quell’ampiezza. L’ampiezza si riferisce al segnale di uscita, quindi non inserire l’ampiezza di ingresso, a meno che il tuo circuito non abbia un guadagno del segnale unitario.
Leggi insieme larghezza di banda, velocità di variazione richiesta, frequenza limitata da tale velocità e riduzione del guadagno. Lo stato identifica quale soglia modellata viene superata. Usa la curva per confrontare la frequenza con la larghezza di banda, quindi verifica separatamente i requisiti di stabilità, escursione e carico del dispositivo reale.

Impostazioni e limiti

Guadagno del segnale e guadagno di rumore: Per un circuito non invertente, il guadagno di rumore è uguale al guadagno del segnale. Per un circuito invertente, il guadagno di rumore è 1 + il modulo del guadagno del segnale. La larghezza di banda stimata è GBW diviso per il guadagno di rumore, quindi moduli uguali del guadagno del segnale non producono larghezze di banda identiche in queste due topologie.
Convenzione di ampiezza: Per una sinusoide, Vpp = 2 × Vpk e Vrms = Vpk / √2. La velocità di variazione richiesta è 2πf × Vpk. Cambiare la convenzione reinterpreta il numero inserito; aggiorna anche il numero quando intendi descrivere la stessa forma d’onda fisica.
Limiti e risposta modellati: La larghezza di banda è il punto approssimativo a −3 dB, anziché una garanzia di guadagno costante al di sotto di esso. La curva di risposta mostra la riduzione del guadagno legata alla larghezza di banda. Il marcatore tratteggiato della velocità di variazione descrive la soglia teorica dell’ampiezza inserita; non aggiunge a quella curva la distorsione dovuta a tale velocità e non certifica un funzionamento senza distorsione.

Esempio pratico

Scegli un guadagno non invertente di 10, GBW = 1 MHz, una velocità di variazione di 0.5 V/µs e un’ampiezza di uscita di 1 Vpk. A 10 kHz, la larghezza di banda è 100 kHz, la velocità di variazione richiesta è 0.0628319 V/µs e la riduzione del guadagno modellata è −0.0432137 dB.

Risultato atteso
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

Aumenta la frequenza a 100 kHz senza cambiare l’ampiezza. La velocità di variazione richiesta diventa 0.628319 V/µs, superando quella inserita, mentre il modello di larghezza di banda fornisce −3.0103 dB. La frequenza limitata dalla velocità di variazione per questa ampiezza è circa 79.5775 kHz. Sono vincoli separati; ridurre l’ampiezza di uscita migliora il limite di velocità di variazione senza cambiare la larghezza di banda.

Domande e risoluzione dei problemi

Perché un guadagno invertente di 10 mostra una larghezza di banda inferiore?

Il suo guadagno di rumore è 11, quindi lo stesso GBW di 1 MHz fornisce una larghezza di banda di circa 90.9091 kHz. Il segno meno del guadagno del segnale rappresenta l’inversione; non rende negativo il guadagno di rumore. Inserisci il modulo del guadagno nel campo.

Il risultato dell’ampiezza massima verifica il taglio ai limiti dell’alimentazione?

Verifica solo la velocità di variazione inserita alla frequenza inserita, espressa nella convenzione di ampiezza selezionata. L’escursione di uscita, la corrente di carico e i limiti di modo comune di ingresso sono fuori da questo modello. Un’ampiezza compatibile con la velocità di variazione può comunque essere impossibile per l’amplificatore reale.

Perché lo stato può indicare il rispetto dei limiti mentre il guadagno è diminuito?

Lo stato cambia solo dopo che la frequenza supera la larghezza di banda o la velocità di variazione richiesta supera quella inserita. Il guadagno cala continuamente prima di quel punto. Esattamente alla larghezza di banda modellata, la riduzione è già circa −3 dB; valuta la costanza accettabile del guadagno e il margine operativo in base ai requisiti della tua applicazione.