Elektryka i elektronika

Kalkulator pasma i szybkości narastania wzmacniacza operacyjnego

Oszacuj pasmo, wymaganą szybkość narastania sinusoidy i granice amplitudy lub częstotliwości.

Twoje dane

Twoje wyniki

Szacowane pasmo małosygnałowe: —

Wzmocnienie szumów: —

Wymagana szybkość narastania: —

Częstotliwość sinusoidy ograniczona szybkością: —

Maksymalna amplituda ograniczona szybkością: —

Szacowany spadek wzmocnienia: —

Krzywa odpowiedzi

Krzywa pokazuje model pasma. Przerywana linia fSR oznacza granicę szybkości dla podanej amplitudy; nie jest to symulacja zniekształceń.

WzórBW ≈ GBW / NG

Sprawdź pasmo wzmacniacza operacyjnego i wymaganą szybkość narastania dla sinusoidy

Porównaj modelowaną szerokość pasma małosygnałowego wzmacniacza z szybkością narastania wymaganą dla pożądanej sinusoidy na wyjściu. Oszacowanie pasma wykorzystuje jednobiegunowe przybliżenie ze sprzężeniem zwrotnym napięciowym oraz wzmocnienie szumów obwodu. Obliczenia szybkości narastania niezależnie wykorzystują amplitudę wyjściową i częstotliwość. Narzędzie nie symuluje zniekształceń, nie sprawdza stabilności ani zakresu wejściowego, zakresu napięcia wyjściowego, napięcia zasilania czy obciążenia konkretnego układu.

Krok po kroku

Wybierz pracę odwracającą lub nieodwracającą i wprowadź moduł wzmocnienia sygnału. Dla wzmocnienia odwracającego wpisz dodatni moduł; wzmocnienie nieodwracające musi wynosić co najmniej 1. Podaj iloczyn wzmocnienia i szerokości pasma w MHz oraz szybkość narastania w V/µs dla odpowiednich warunków pracy układu.
Wprowadź częstotliwość w kHz i pożądaną amplitudę wyjściową. Wybierz Vpk, Vpp lub Vrms, aby określić tę amplitudę. Amplituda dotyczy sygnału wyjściowego, więc amplitudę wejściową wpisuj tylko wtedy, gdy wzmocnienie sygnału w obwodzie jest jednostkowe.
Odczytaj łącznie szerokość pasma, wymaganą szybkość narastania, częstotliwość ograniczoną szybkością narastania i spadek wzmocnienia. Stan wskazuje, który modelowany próg został przekroczony. Użyj krzywej do porównania częstotliwości z pasmem, a następnie osobno sprawdź wymagania rzeczywistego układu dotyczące stabilności, zakresu wyjściowego i obciążenia.

Ustawienia i ograniczenia

Wzmocnienie sygnału i wzmocnienie szumów: W obwodzie nieodwracającym wzmocnienie szumów jest równe wzmocnieniu sygnału. W obwodzie odwracającym wzmocnienie szumów wynosi 1 + moduł wzmocnienia sygnału. Szacowana szerokość pasma to GBW podzielone przez wzmocnienie szumów, więc równe moduły wzmocnienia sygnału nie dają identycznych szerokości pasma w tych dwóch topologiach.
Sposób określania amplitudy: Dla sinusoidy Vpp = 2 × Vpk i Vrms = Vpk / √2. Wymagana szybkość narastania wynosi 2πf × Vpk. Zmiana sposobu określania amplitudy zmienia interpretację wprowadzonej liczby; zmień również liczbę, jeśli chcesz opisać ten sam fizyczny przebieg.
Modelowane ograniczenia i odpowiedź: Szerokość pasma wyznacza przybliżony punkt −3 dB, a nie gwarantuje płaskiego wzmocnienia poniżej niego. Krzywa odpowiedzi pokazuje spadek wzmocnienia związany z pasmem. Przerywany znacznik szybkości narastania opisuje teoretyczny próg dla wprowadzonej amplitudy; nie dodaje do tej krzywej zniekształceń wynikających z ograniczonej szybkości narastania ani nie potwierdza pracy bez zniekształceń.

Przykład z omówieniem

Wybierz wzmocnienie nieodwracające 10, GBW = 1 MHz, szybkość narastania 0.5 V/µs i amplitudę wyjściową 1 Vpk. Przy 10 kHz szerokość pasma wynosi 100 kHz, wymagana szybkość narastania 0.0628319 V/µs, a modelowany spadek wzmocnienia −0.0432137 dB.

Oczekiwany wynik
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

Zwiększ częstotliwość do 100 kHz bez zmiany amplitudy. Wymagana szybkość narastania wzrasta do 0.628319 V/µs, przekraczając wprowadzoną szybkość narastania, a model pasma daje −3.0103 dB. Częstotliwość ograniczona szybkością narastania dla tej amplitudy wynosi około 79.5775 kHz. To osobne ograniczenia; zmniejszenie amplitudy wyjściowej poprawia granicę wynikającą z szybkości narastania bez zmiany pasma.

Pytania i rozwiązywanie problemów

Dlaczego wzmocnienie odwracające 10 daje mniejszą szerokość pasma?

Wzmocnienie szumów wynosi wtedy 11, więc ten sam GBW równy 1 MHz daje szerokość pasma około 90.9091 kHz. Znak minus wzmocnienia sygnału oznacza odwrócenie; nie powoduje ujemnego wzmocnienia szumów. Wprowadź w polu moduł wzmocnienia.

Czy wynik maksymalnej amplitudy sprawdza obcinanie na poziomach zasilania?

Sprawdza tylko wprowadzoną szybkość narastania przy wprowadzonej częstotliwości, wyrażoną według wybranego sposobu określania amplitudy. Zakres napięcia wyjściowego, prąd obciążenia i ograniczenia napięcia wspólnego na wejściu pozostają poza tym modelem. Amplituda zgodna z ograniczeniem szybkości narastania nadal może być nieosiągalna dla rzeczywistego wzmacniacza.

Dlaczego stan może wskazywać pracę w granicach, mimo że wzmocnienie już spadło?

Stan zmienia się dopiero po przekroczeniu pasma przez częstotliwość lub przekroczeniu wprowadzonej szybkości przez wymaganą szybkość narastania. Wzmocnienie maleje w sposób ciągły już wcześniej. Dokładnie przy modelowanej szerokości pasma spadek wynosi już około −3 dB; dopuszczalną płaskość charakterystyki i margines pracy oceniaj na podstawie wymagań zastosowania.