전기 및 전자
연산 증폭기 대역폭 및 슬루율 계산기
대역폭, 사인파에 필요한 슬루율과 진폭 또는 주파수 한계를 추정하세요.
입력값
계산 결과
- 추정 소신호 대역폭
- —
- 잡음 이득
- —
- 필요 슬루율
- —
- 슬루율로 제한되는 사인파 주파수
- —
- 슬루율로 제한되는 최대 진폭
- —
- 추정 이득 감소
- —
곡선은 대역폭 모델을 표시합니다. 점선 fSR은 입력 진폭의 슬루 한계를 나타내며 왜곡 시뮬레이션이 아닙니다.
BW ≈ GBW / NG연산 증폭기 대역폭 및 정현파 슬루율 요구 사항 확인
증폭기 모델의 소신호 대역폭과 원하는 출력 정현파에 필요한 슬루율을 비교합니다. 대역폭 추정에는 단일 극점 전압 피드백 근사와 회로의 잡음 이득을 사용합니다. 슬루율 계산은 출력 진폭과 주파수를 독립적으로 사용합니다. 이 도구는 왜곡을 시뮬레이션하거나 안정성을 검증하지 않으며, 특정 소자의 입력 범위, 출력 스윙, 공급 전압 또는 부하를 확인하지 않습니다.
단계별 사용 방법
- 반전 또는 비반전 동작을 선택하고 신호 이득의 크기를 입력합니다. 반전 이득은 양의 크기로 입력하며 비반전 이득은 최소 1이어야 합니다. 해당 소자 조건에 따른 이득 대역폭 곱을 MHz로, 슬루율을 V/µs로 입력합니다.
- 주파수를 kHz로 입력하고 원하는 출력 진폭을 입력합니다. 진폭 표기로 Vpk, Vpp 또는 Vrms를 선택합니다. 이 진폭은 출력 신호의 것이므로, 회로의 신호 이득이 단위 이득일 때를 제외하고는 입력 진폭을 입력하지 마세요.
- 대역폭, 필요 슬루율, 슬루율 제한 주파수 및 이득 감소를 함께 읽습니다. 상태는 모델의 어떤 임계값을 초과했는지 나타냅니다. 곡선으로 주파수를 대역폭과 비교한 뒤, 실제 소자의 안정성, 스윙 및 부하 요구 사항을 별도로 확인하세요.
설정 및 제한
- 신호 이득 및 잡음 이득
- 비반전 회로의 잡음 이득은 신호 이득과 같습니다. 반전 회로의 잡음 이득은 1 + 신호 이득 크기입니다. 추정 대역폭은 GBW를 잡음 이득으로 나눈 값이므로, 두 구성에서 신호 이득 크기가 같아도 대역폭은 같지 않습니다.
- 진폭 표기 방식
- 정현파에서는 Vpp = 2 × Vpk이고 Vrms = Vpk / √2입니다. 필요 슬루율은 2πf × Vpk입니다. 표기 방식을 바꾸면 입력한 숫자의 의미가 다시 해석됩니다. 같은 실제 파형을 나타내려면 숫자도 함께 바꾸세요.
- 모델의 한계 및 응답
- 대역폭은 대략적인 −3 dB 지점이며, 그 이하에서 평탄한 이득을 보장하지는 않습니다. 응답 곡선은 대역폭에 따른 이득 감소를 나타냅니다. 점선 슬루율 표시점은 입력 진폭의 이론적 임계값을 나타냅니다. 곡선에 슬루 왜곡을 추가하거나 무왜곡 동작을 인증하지는 않습니다.
실습 예제
비반전 이득 10, GBW = 1 MHz, 슬루율 0.5 V/µs, 출력 진폭 1 Vpk를 선택합니다. 10 kHz에서 대역폭은 100 kHz, 필요 슬루율은 0.0628319 V/µs, 모델의 이득 감소는 −0.0432137 dB입니다.
| 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 |
진폭을 유지하면서 주파수를 100 kHz로 올립니다. 필요 슬루율은 0.628319 V/µs가 되어 입력 슬루율을 초과하며, 대역폭 모델은 −3.0103 dB를 산출합니다. 이 진폭의 슬루율 제한 주파수는 약 79.5775 kHz입니다. 이들은 별도의 제약입니다. 출력 진폭을 줄이면 대역폭은 그대로 두고 슬루율 한계를 개선할 수 있습니다.
질문 및 문제 해결
반전 이득 10에서 대역폭이 더 낮게 표시되는 이유는 무엇인가요?
잡음 이득이 11이므로 동일한 1 MHz GBW에서 대역폭은 약 90.9091 kHz가 됩니다. 신호 이득의 음수 부호는 반전을 뜻하며 잡음 이득을 음수로 만들지 않습니다. 입력란에는 이득의 크기를 입력하세요.
최대 진폭 결과는 전원 레일 클리핑도 확인하나요?
입력 주파수에서 입력 슬루율만 확인하며, 선택한 진폭 표기 방식으로 나타냅니다. 출력 스윙, 부하 전류 및 입력 공통 모드 한계는 모델 범위 밖입니다. 슬루율 조건을 만족하는 진폭도 실제 증폭기에서는 불가능할 수 있습니다.
이득이 줄었는데도 상태가 한계 이내라고 표시되는 이유는 무엇인가요?
상태는 주파수가 대역폭을 초과하거나 필요 슬루율이 입력값을 초과한 뒤에만 바뀝니다. 이득은 그 지점 이전부터 연속적으로 감소합니다. 모델 대역폭과 정확히 같은 주파수에서 이미 약 −3 dB 감소합니다. 응용 요구 사항에 따라 허용 평탄도와 동작 여유를 판단하세요.