ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์
เครื่องคำนวณแบนด์วิดท์และอัตราการเปลี่ยนแปลงของออปแอมป์
ประมาณแบนด์วิดท์ อัตราการเปลี่ยนแปลงที่คลื่นไซน์ต้องการ และขีดจำกัดแอมพลิจูดหรือความถี่
ค่าที่ป้อน
ผลลัพธ์
- แบนด์วิดท์สัญญาณขนาดเล็กโดยประมาณ
- —
- อัตราขยายสัญญาณรบกวน
- —
- อัตราการเปลี่ยนแปลงที่ต้องการ
- —
- ความถี่ไซน์ที่จำกัดด้วยอัตราการเปลี่ยนแปลง
- —
- แอมพลิจูดสูงสุดที่จำกัดด้วยอัตราการเปลี่ยนแปลง
- —
- การลดอัตราขยายโดยประมาณ
- —
กราฟแสดงแบบจำลองแบนด์วิดท์ เส้นประ fSR ระบุขีดจำกัดอัตราสำหรับแอมพลิจูดที่ป้อน ไม่ใช่การจำลองความเพี้ยน
BW ≈ GBW / NGตรวจสอบแบนด์วิดท์ออปแอมป์และอัตราสลูว์ที่คลื่นไซน์ต้องการ
เปรียบเทียบแบนด์วิดท์สัญญาณเล็กของแบบจำลองแอมพลิฟายเออร์กับอัตราสลูว์ที่คลื่นไซน์เอาต์พุตต้องการ การประมาณแบนด์วิดท์ใช้แบบประมาณป้อนกลับแรงดันขั้วเดียวและอัตราขยายสัญญาณรบกวนของวงจร การคำนวณสลูว์ใช้แอมพลิจูดเอาต์พุตและความถี่อย่างอิสระ เครื่องมือไม่จำลองความเพี้ยน ไม่ตรวจสอบเสถียรภาพ ช่วงอินพุต สวิงเอาต์พุต แรงดันจ่าย หรือโหลดของอุปกรณ์เฉพาะ
ขั้นตอนการใช้งาน
- เลือกแบบกลับเฟสหรือไม่กลับเฟส แล้วป้อนขนาดอัตราขยายสัญญาณ อัตราขยายกลับเฟสให้ป้อนขนาดเป็นบวก ส่วนแบบไม่กลับเฟสต้องอย่างน้อย 1 ป้อนผลคูณอัตราขยายกับแบนด์วิดท์ใน MHz และอัตราสลูว์ใน V/µs ตามเงื่อนไขอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง
- ป้อนความถี่ใน kHz และแอมพลิจูดเอาต์พุตที่ต้องการ เลือก Vpk, Vpp หรือ Vrms เพื่อระบุแอมพลิจูด ค่านี้เป็นของสัญญาณเอาต์พุต จึงอย่าป้อนแอมพลิจูดอินพุต เว้นแต่วงจรมีอัตราขยายสัญญาณเท่ากับหนึ่ง
- อ่านแบนด์วิดท์ อัตราสลูว์ที่ต้องการ ความถี่จำกัดด้วยสลูว์ และการลดอัตราขยายร่วมกัน สถานะระบุว่าเกินเกณฑ์ใดของแบบจำลอง ใช้เส้นโค้งเปรียบเทียบความถี่กับแบนด์วิดท์ แล้วตรวจสอบเสถียรภาพ สวิง และข้อกำหนดโหลดของอุปกรณ์จริงแยกต่างหาก
การตั้งค่าและข้อจำกัด
- อัตราขยายสัญญาณและอัตราขยายสัญญาณรบกวน
- ในวงจรไม่กลับเฟส อัตราขยายสัญญาณรบกวนเท่ากับอัตราขยายสัญญาณ ในวงจรกลับเฟส อัตราขยายสัญญาณรบกวนคือ 1 + ขนาดอัตราขยายสัญญาณ แบนด์วิดท์ประมาณเท่ากับ GBW หารด้วยอัตราขยายสัญญาณรบกวน ดังนั้นขนาดอัตราขยายสัญญาณที่เท่ากันไม่ได้ให้แบนด์วิดท์เท่ากันในสองโครงสร้างนี้
- รูปแบบการระบุแอมพลิจูด
- สำหรับคลื่นไซน์ Vpp = 2 × Vpk และ Vrms = Vpk / √2 อัตราสลูว์ที่ต้องการคือ 2πf × Vpk การเปลี่ยนรูปแบบจะตีความตัวเลขที่ป้อนใหม่ หากต้องการระบุคลื่นจริงเดิม ต้องปรับตัวเลขด้วย
- ขีดจำกัดและการตอบสนองของแบบจำลอง
- แบนด์วิดท์คือจุดประมาณ −3 dB ไม่ได้รับประกันว่าอัตราขยายจะราบเรียบที่ความถี่ต่ำกว่านั้น เส้นโค้งตอบสนองแสดงการลดอัตราขยายจากแบนด์วิดท์ เครื่องหมายสลูว์เส้นประระบุเกณฑ์เชิงทฤษฎีสำหรับแอมพลิจูดที่ป้อน ไม่ได้เพิ่มความเพี้ยนจากสลูว์ลงในเส้นโค้งหรือรับรองการทำงานที่ไร้ความเพี้ยน
ตัวอย่างการใช้งาน
เลือกอัตราขยายไม่กลับเฟส 10, GBW = 1 MHz, อัตราสลูว์ 0.5 V/µs และแอมพลิจูดเอาต์พุต 1 Vpk ที่ 10 kHz แบนด์วิดท์คือ 100 kHz อัตราสลูว์ที่ต้องการคือ 0.0628319 V/µs และอัตราขยายลดลงตามแบบจำลอง −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 |
เพิ่มความถี่เป็น 100 kHz โดยคงแอมพลิจูดไว้ อัตราสลูว์ที่ต้องการเป็น 0.628319 V/µs ซึ่งเกินค่าที่ป้อน ส่วนแบบจำลองแบนด์วิดท์ให้ −3.0103 dB ความถี่จำกัดด้วยสลูว์สำหรับแอมพลิจูดนี้ประมาณ 79.5775 kHz ข้อจำกัดเหล่านี้แยกกัน การลดแอมพลิจูดเอาต์พุตช่วยให้ขีดจำกัดสลูว์ดีขึ้นโดยไม่เปลี่ยนแบนด์วิดท์
คำถามและการแก้ปัญหา
เหตุใดอัตราขยายกลับเฟส 10 จึงแสดงแบนด์วิดท์ต่ำกว่า?
อัตราขยายสัญญาณรบกวนคือ 11 จึงทำให้ GBW เดียวกันที่ 1 MHz ให้แบนด์วิดท์ประมาณ 90.9091 kHz เครื่องหมายลบของอัตราขยายสัญญาณแสดงการกลับเฟส ไม่ได้ทำให้อัตราขยายสัญญาณรบกวนเป็นลบ ป้อนขนาดอัตราขยายในช่อง
ผลแอมพลิจูดสูงสุดตรวจสอบการตัดยอดที่รางจ่ายไฟหรือไม่?
ตรวจสอบเฉพาะอัตราสลูว์ที่ป้อน ณ ความถี่ที่ป้อน โดยแสดงตามรูปแบบแอมพลิจูดที่เลือก สวิงเอาต์พุต กระแสโหลด และขีดจำกัดคอมมอนโหมดอินพุตอยู่นอกแบบจำลอง แอมพลิจูดที่สอดคล้องกับสลูว์อาจยังทำไม่ได้ในแอมพลิฟายเออร์จริง
เหตุใดสถานะจึงบอกว่าอยู่ในขีดจำกัดทั้งที่อัตราขยายลดลง?
สถานะเปลี่ยนเมื่อความถี่เกินแบนด์วิดท์หรืออัตราสลูว์ที่ต้องการเกินค่าที่ป้อนเท่านั้น อัตราขยายค่อย ๆ ลดลงตั้งแต่ก่อนจุดนั้น ที่ความถี่ตรงกับแบนด์วิดท์ของแบบจำลอง อัตราขยายลดลงแล้วประมาณ −3 dB ให้ตัดสินความราบเรียบและระยะเผื่อการทำงานที่ยอมรับได้จากข้อกำหนดของงาน