Elektro og elektronikk
Kalkulator for operasjonsforsterkerens båndbredde og stigehastighet
Anslå båndbredde, nødvendig stigehastighet for sinus og grenser for amplitude eller frekvens.
Dine verdier
Dine resultater
- Anslått småsignalbåndbredde
- —
- Støyforsterkning
- —
- Nødvendig stigehastighet
- —
- Sinusfrekvens begrenset av stigehastighet
- —
- Maksimal amplitude begrenset av stigehastighet
- —
- Anslått reduksjon i forsterkning
- —
Kurven viser båndbreddemodellen. Den stiplede fSR-linjen markerer stigegrensen for angitt amplitude; den simulerer ikke forvrengning.
BW ≈ GBW / NGKontroller operasjonsforsterkerens båndbredde og krav til spenningsendringshastighet for sinus
Sammenlign en forsterkers modellerte småsignalbåndbredde med spenningsendringshastigheten som kreves for en ønsket sinus på utgangen. Båndbreddeestimatet bruker en énpolet tilnærming for spenningstilbakekobling og kretsens støyforsterkning. Beregningene av spenningsendringshastighet bruker utgangsamplitude og frekvens uavhengig av hverandre. Verktøyet simulerer ikke forvrengning, verifiserer ikke stabilitet og kontrollerer ikke inngangsområde, utgangens spenningsområde, forsyningsspenning eller belastning for en bestemt komponent.
Trinn for trinn
- Velg inverterende eller ikke-inverterende drift, og angi absoluttverdien av signalforsterkningen. Angi en positiv absoluttverdi for inverterende forsterkning; ikke-inverterende forsterkning må være minst 1. Angi forsterkning–båndbreddeproduktet i MHz og spenningsendringshastigheten i V/µs fra de relevante driftsbetingelsene for komponenten.
- Angi frekvens i kHz og ønsket utgangsamplitude. Velg Vpk, Vpp eller Vrms for å beskrive amplituden. Amplituden gjelder utgangssignalet, så ikke angi inngangsamplituden med mindre kretsen har signalforsterkning lik én.
- Les båndbredde, nødvendig spenningsendringshastighet, frekvens begrenset av spenningsendringshastigheten og forsterkningsreduksjon sammen. Statusen viser hvilken modellert terskel som er overskredet. Bruk kurven til å sammenligne frekvens med båndbredde, og kontroller deretter den faktiske komponentens stabilitet, utgangens spenningsområde og belastningskrav separat.
Innstillinger og begrensninger
- Signalforsterkning og støyforsterkning
- For en ikke-inverterende krets er støyforsterkningen lik signalforsterkningen. For en inverterende krets er støyforsterkningen 1 + signalforsterkningens absoluttverdi. Estimert båndbredde er GBW delt på støyforsterkningen, så like absoluttverdier for signalforsterkning gir ikke identiske båndbredder i disse to koblingene.
- Amplitudekonvensjon
- For en sinus er Vpp = 2 × Vpk og Vrms = Vpk / √2. Nødvendig spenningsendringshastighet er 2πf × Vpk. Når konvensjonen endres, tolkes det angitte tallet på nytt; oppdater også tallet når du vil beskrive den samme fysiske bølgeformen.
- Modellerte grenser og respons
- Båndbredden er det omtrentlige −3 dB-punktet, ikke en garanti for flat forsterkning under dette. Responskurven viser forsterkningsreduksjon knyttet til båndbredde. Den stiplede markøren for spenningsendringshastighet beskriver den angitte amplitudens teoretiske terskel; den legger ikke slik forvrengning til kurven og bekrefter ikke forvrengningsfri drift.
Gjennomgått eksempel
Velg ikke-inverterende forsterkning 10, GBW = 1 MHz, spenningsendringshastighet 0.5 V/µs og utgangsamplitude 1 Vpk. Ved 10 kHz er båndbredden 100 kHz, nødvendig spenningsendringshastighet 0.0628319 V/µs og modellert forsterkningsreduksjon −0.0432137 dB.
| 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 |
Øk frekvensen til 100 kHz uten å endre amplituden. Nødvendig spenningsendringshastighet blir 0.628319 V/µs, som overskrider den angitte hastigheten, mens båndbreddemodellen gir −3.0103 dB. Frekvensen begrenset av spenningsendringshastigheten for denne amplituden er omtrent 79.5775 kHz. Dette er separate begrensninger; lavere utgangsamplitude forbedrer hastighetsgrensen uten å endre båndbredden.
Spørsmål og feilsøking
Hvorfor viser inverterende forsterkning 10 lavere båndbredde?
Støyforsterkningen er 11, så det samme GBW på 1 MHz gir omtrent 90.9091 kHz båndbredde. Minustegnet i signalforsterkningen representerer invertering; det gjør ikke støyforsterkningen negativ. Angi forsterkningens absoluttverdi i feltet.
Kontrollerer resultatet for maksimal amplitude klipping ved forsyningsskinnene?
Det kontrollerer bare den angitte spenningsendringshastigheten ved den angitte frekvensen, uttrykt med den valgte amplitudekonvensjonen. Utgangens spenningsområde, belastningsstrøm og inngangens fellesmodusgrenser er utenfor denne modellen. En amplitude som oppfyller hastighetskravet, kan likevel være umulig for den faktiske forsterkeren.
Hvorfor kan statusen si innenfor grensene når forsterkningen har falt?
Statusen endres først når frekvensen overskrider båndbredden eller nødvendig spenningsendringshastighet overskrider den angitte hastigheten. Forsterkningen avtar kontinuerlig før dette punktet. Ved nøyaktig den modellerte båndbredden er reduksjonen allerede omtrent −3 dB; vurder akseptabel flathet og driftsmargin ut fra kravene i bruksområdet.