Elektrotechniek en elektronica

Opamp-bandbreedte- en stijgsnelheidscalculator

Schat de bandbreedte, benodigde stijgsnelheid voor sinusgolven en amplitude- of frequentiegrenzen.

Je invoer

Je resultaten

Geschatte kleinsignaalbandbreedte: —

Ruisversterking: —

Benodigde stijgsnelheid: —

Door stijgsnelheid begrensde sinusfrequentie: —

Door stijgsnelheid begrensde maximale amplitude: —

Geschatte afname van versterking: —

Responscurve

De curve toont het bandbreedtemodel. De gestippelde fSR-lijn markeert de stijggrens voor de ingevoerde amplitude; dit is geen vervormingssimulatie.

FormuleBW ≈ GBW / NG

Controleer de bandbreedte van opamps en de vereiste stijgsnelheid voor sinusgolven

Vergelijk de gemodelleerde kleinsignaalbandbreedte van een versterker met de stijgsnelheid die nodig is voor een gewenste sinusgolf aan de uitgang. De bandbreedteschatting gebruikt een benadering met één pool en spanningsterugkoppeling, en de ruisversterking van de schakeling. De berekeningen van de stijgsnelheid gebruiken de uitgangsamplitude en frequentie onafhankelijk daarvan. Het hulpmiddel simuleert geen vervorming, controleert geen stabiliteit en controleert geen ingangsbereik, uitgangsspanningsbereik, voedingsspanning of belasting voor een specifieke component.

Stap voor stap

Kies inverterende of niet-inverterende werking en voer de grootte van de signaalversterking in. Voer een positieve grootte in voor inverterende versterking; niet-inverterende versterking moet minstens 1 zijn. Geef het versterkings-bandbreedteproduct in MHz en de stijgsnelheid in V/µs op voor de relevante bedrijfsomstandigheden van de component.
Voer de frequentie in kHz en de gewenste uitgangsamplitude in. Kies Vpk, Vpp of Vrms om die amplitude te beschrijven. De amplitude hoort bij het uitgangssignaal, dus voer de ingangsamplitude alleen in als uw schakeling een signaalversterking van één heeft.
Lees de bandbreedte, vereiste stijgsnelheid, door de stijgsnelheid begrensde frequentie en versterkingsafname samen. De status geeft aan welke gemodelleerde grens wordt overschreden. Gebruik de curve om de frequentie met de bandbreedte te vergelijken en controleer daarna afzonderlijk de stabiliteit, het uitgangsspanningsbereik en de belastingseisen van de werkelijke component.

Instellingen en beperkingen

Signaalversterking en ruisversterking: Bij een niet-inverterende schakeling is de ruisversterking gelijk aan de signaalversterking. Bij een inverterende schakeling is de ruisversterking 1 + de grootte van de signaalversterking. De geschatte bandbreedte is GBW gedeeld door de ruisversterking, zodat gelijke groottes van de signaalversterking bij deze twee topologieën geen identieke bandbreedtes opleveren.
Amplitudedefinitie: Voor een sinusgolf geldt Vpp = 2 × Vpk en Vrms = Vpk / √2. De vereiste stijgsnelheid is 2πf × Vpk. Een andere definitie geeft het ingevoerde getal een andere betekenis; pas ook het getal aan als u dezelfde fysieke golfvorm wilt beschrijven.
Gemodelleerde grenzen en respons: De bandbreedte is het geschatte −3 dB-punt en biedt geen garantie voor vlakke versterking daaronder. De responscurve toont de versterkingsafname door de bandbreedte. De gestippelde stijgsnelheidsmarkering beschrijft de theoretische grens voor de ingevoerde amplitude; deze voegt geen vervorming door stijgsnelheidsbegrenzing toe aan de curve en garandeert geen vervormingsvrije werking.

Uitgewerkt voorbeeld

Kies niet-inverterende versterking 10, GBW = 1 MHz, stijgsnelheid 0.5 V/µs en uitgangsamplitude 1 Vpk. Bij 10 kHz is de bandbreedte 100 kHz, de vereiste stijgsnelheid 0.0628319 V/µs en de gemodelleerde versterkingsafname −0.0432137 dB.

Verwacht resultaat
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

Verhoog de frequentie naar 100 kHz zonder de amplitude te wijzigen. De vereiste stijgsnelheid wordt 0.628319 V/µs en overschrijdt de ingevoerde stijgsnelheid, terwijl het bandbreedtemodel −3.0103 dB oplevert. De door de stijgsnelheid begrensde frequentie voor deze amplitude is ongeveer 79.5775 kHz. Dit zijn afzonderlijke beperkingen; een lagere uitgangsamplitude verbetert de stijgsnelheidsgrens zonder de bandbreedte te veranderen.

Vragen en probleemoplossing

Waarom geeft inverterende versterking 10 een lagere bandbreedte?

De ruisversterking is 11, dus hetzelfde GBW van 1 MHz geeft een bandbreedte van ongeveer 90.9091 kHz. Het minteken van de signaalversterking staat voor inversie; het maakt de ruisversterking niet negatief. Voer de grootte van de versterking in het veld in.

Controleert het resultaat voor de maximale amplitude op afkapping bij de voedingsrails?

Het controleert alleen de ingevoerde stijgsnelheid bij de ingevoerde frequentie, uitgedrukt volgens de geselecteerde amplitudedefinitie. Uitgangsspanningsbereik, belastingsstroom en grenzen voor de gemeenschappelijke ingangsspanning vallen buiten dit model. Een amplitude die aan de stijgsnelheid voldoet, kan voor de werkelijke versterker toch onmogelijk zijn.

Waarom kan de status binnen de grenzen aangeven terwijl de versterking al is afgenomen?

De status verandert pas als de frequentie de bandbreedte overschrijdt of de vereiste stijgsnelheid de ingevoerde waarde overschrijdt. De versterking neemt daarvoor al geleidelijk af. Precies bij de gemodelleerde bandbreedte is de afname al ongeveer −3 dB; beoordeel de aanvaardbare vlakheid en bedrijfsmarge aan de hand van uw toepassingseisen.