Електротехніка та електроніка

Калькулятор смуги та швидкості наростання операційного підсилювача

Оцініть смугу, потрібну швидкість наростання синусоїди та межі амплітуди або частоти.

Ваші дані

Схема підсилювача

Модуль підсилення сигналу · V/V

Добуток підсилення та смуги · MHz

Швидкість наростання · V/µs

Частота · kHz

Бажана вихідна амплітуда · V

Визначення амплітуди

Для синусоїди: Vpp = 2 × Vpk; Vrms = Vpk / √2. Введіть бажану вихідну амплітуду.

Однополюсне наближення зі зворотним зв’язком за напругою; BW — точка −3 dB. Межа швидкості є теоретичним початком обмеження. Перевірте стабільність, розмах виходу та навантаження в технічному описі.

Ваші результати

Оцінена смуга малого сигналу: —

Шумове підсилення: —

Потрібна швидкість наростання: —

Частота синусоїди, обмежена швидкістю: —

Максимальна амплітуда, обмежена швидкістю: —

Оцінене зменшення підсилення: —

Крива відгуку

Крива показує модель смуги. Пунктирна лінія fSR позначає межу швидкості для введеної амплітуди; це не моделювання спотворень.

ФормулаBW ≈ GBW / NG

Перевірте смугу пропускання операційного підсилювача та потрібну швидкість наростання синусоїди

Порівняйте модельовану малосигнальну смугу пропускання підсилювача зі швидкістю наростання, потрібною для бажаної синусоїди на виході. Оцінка смуги використовує однополюсне наближення зі зворотним зв’язком за напругою та підсилення шуму кола. Обчислення швидкості наростання незалежно використовують вихідну амплітуду та частоту. Інструмент не моделює спотворень, не перевіряє стійкість і не перевіряє вхідний діапазон, розмах вихідної напруги, напругу живлення чи навантаження конкретного компонента.

Покрокова інструкція

Виберіть інвертувальний або неінвертувальний режим і введіть модуль підсилення сигналу. Для інвертувального підсилення вводьте додатний модуль; неінвертувальне підсилення має бути не меншим за 1. Задайте добуток підсилення та смуги пропускання в MHz і швидкість наростання у V/µs для відповідних умов роботи компонента.
Введіть частоту в kHz і бажану вихідну амплітуду. Виберіть Vpk, Vpp або Vrms для її опису. Амплітуда стосується вихідного сигналу, тому вводьте вхідну амплітуду лише тоді, коли ваше коло має одиничне підсилення сигналу.
Зчитуйте разом смугу пропускання, потрібну швидкість наростання, частоту, обмежену швидкістю наростання, та зменшення підсилення. Стан указує, яку модельовану межу перевищено. За кривою порівняйте частоту зі смугою пропускання, а потім окремо перевірте вимоги реального компонента щодо стійкості, вихідного розмаху й навантаження.

Налаштування й обмеження

Підсилення сигналу та підсилення шуму: Для неінвертувального кола підсилення шуму дорівнює підсиленню сигналу. Для інвертувального кола підсилення шуму становить 1 + модуль підсилення сигналу. Оцінена смуга пропускання дорівнює GBW, поділеному на підсилення шуму, тому однакові модулі підсилення сигналу не дають однакових смуг пропускання в цих двох топологіях.
Спосіб задання амплітуди: Для синусоїди Vpp = 2 × Vpk і Vrms = Vpk / √2. Потрібна швидкість наростання дорівнює 2πf × Vpk. Зміна способу задання амплітуди змінює тлумачення введеного числа; змініть також число, якщо хочете описати той самий фізичний сигнал.
Модельовані межі та характеристика: Смуга пропускання — це приблизна точка −3 dB, а не гарантія сталого підсилення нижче неї. Крива характеристики показує зменшення підсилення, пов’язане зі смугою пропускання. Пунктирна позначка швидкості наростання описує теоретичну межу для введеної амплітуди; вона не додає до цієї кривої спотворень через обмежену швидкість наростання й не підтверджує роботу без спотворень.

Розбір прикладу

Виберіть неінвертувальне підсилення 10, GBW = 1 MHz, швидкість наростання 0.5 V/µs і вихідну амплітуду 1 Vpk. На 10 kHz смуга пропускання становить 100 kHz, потрібна швидкість наростання 0.0628319 V/µs, а модельоване зменшення підсилення −0.0432137 dB.

Очікуваний результат
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

Збільште частоту до 100 kHz, не змінюючи амплітуди. Потрібна швидкість наростання стане 0.628319 V/µs, перевищивши введену швидкість, тоді як модель смуги дає −3.0103 dB. Частота, обмежена швидкістю наростання, для цієї амплітуди становить приблизно 79.5775 kHz. Це окремі обмеження; зменшення вихідної амплітуди покращує межу за швидкістю наростання, не змінюючи смуги пропускання.

Запитання й усунення несправностей

Чому інвертувальне підсилення 10 показує вужчу смугу пропускання?

Його підсилення шуму становить 11, тому те саме GBW у 1 MHz дає смугу пропускання приблизно 90.9091 kHz. Знак мінус підсилення сигналу означає інверсію; він не робить підсилення шуму від’ємним. Введіть у поле модуль підсилення.

Чи перевіряє результат максимальної амплітуди обрізання на шинах живлення?

Він перевіряє лише введену швидкість наростання на введеній частоті, виражену вибраним способом задання амплітуди. Розмах вихідної напруги, струм навантаження та межі синфазного сигналу на вході не належать до цієї моделі. Амплітуда, сумісна зі швидкістю наростання, усе одно може бути недосяжною для реального підсилювача.

Чому стан може показувати роботу в межах, коли підсилення вже зменшилося?

Стан змінюється лише після того, як частота перевищує смугу пропускання або потрібна швидкість наростання перевищує введену. Підсилення безперервно зменшується ще до цього. Точно на модельованій межі смуги зменшення вже становить приблизно −3 dB; оцінюйте допустиму рівномірність підсилення та робочий запас за вимогами свого застосування.