Calculadora de Ancho de Banda de Amplificador Operacional
Calcula el ancho de banda en lazo cerrado y el tiempo de subida de un amplificador operacional.
Fórmula
Referencia: Texas Instruments, "Op Amp Applications Handbook"
Cómo Funciona
La calculadora de ancho de banda Op-amp calcula el ancho de banda de bucle cerrado a partir del producto de ganancia de ancho de banda (GBW), algo esencial para el diseño de amplificadores de audio, la síntesis de filtros activos y el acondicionamiento de señales de alta velocidad. Los diseñadores analógicos, los ingenieros de audio y los especialistas en adquisición de datos utilizan esta tecnología para comprobar que el ancho de banda de los amplificadores supera los requisitos de señal con un margen adecuado. Según Horowitz & Hill, Art of Electronics (3a ed., pág. 233), para amplificadores operacionales con retroalimentación de voltaje, ancho de banda × ganancia = GBW (constante). Un amplificador operacional de 10 MHz GBW con una ganancia de 100 tiene un ancho de banda de solo 100 kHz. El tiempo de subida está relacionado con el ancho de banda: t_rise = 0.35/BW (entre un 10% y un 90% de tiempo de subida para una respuesta unipolar). En el caso de los amplificadores multietapa, el ancho de banda total es el siguiente: BW_total = BW_single/√n para n etapas idénticas.
Ejemplo Resuelto
Diseñe un preamplificador de audio de 3 etapas con una ganancia total = 1000 (60 dB) y un ancho de banda superior a 50 kHz con el TL072 (GBW = 3 MHz). Opción 1: ganancia de una sola etapa = 1000, ancho de banda = 3 MHz/1000 = 3 kHz, insuficiente. Opción 2: Tres etapas de ganancia = 10 cada una, ancho de banda por etapa = 3 MHz/10 = 300 kHz. Ancho de banda total = 300 kHz/√3 = 173 kHz: supera el requisito de 50 kHz con un margen de 3,5 veces. Tiempo de subida por etapa: t_r = 0,35/300 kHz = 1,17 μs. Tiempo de subida en cascada: t_r_total = √ (3 × 1,17²) = 2,0 μs. Comprobación de la velocidad de respuesta: para un pico de 10 V a 20 kHz, SR_min = 2π × 20 kHz × 10 V = 1,26 V/μs. El TL072 SR = 13 V/μs proporciona un margen de 10 veces.
Consejos Prácticos
- ✓Diseñe un ancho de banda de señal de ancho de banda superior a 5 veces para mantener un error de fase inferior a 1° en la frecuencia de señal máxima según las pautas de diseño del sistema de control
- ✓Para ganancias superiores a 10, verifique el margen de fase en la hoja de datos: algunos amplificadores operacionales requieren un condensador de compensación externo para evitar la oscilación
- ✓Utilice amplificadores de retroalimentación de corriente (AD8009, OPA695) para obtener un ancho de banda constante independientemente de la ganancia, ideal para aplicaciones de vídeo y RF que requieren un ancho de banda superior a 100 MHz
Errores Comunes
- ✗Suponiendo que el GBW sea válido en todas las ganancias, el GBW disminuye con ganancias muy bajas (<2) debido a la degradación del margen de fase; verifique en la hoja de datos el diagrama de Bode
- ✗Ignorar la reducción del ancho de banda en varias etapas: la conexión en cascada de tres etapas idénticas reduce el ancho de banda total en un factor de √3 = 1,73 por fórmula en cascada
- ✗Confundir el GBW con la velocidad de respuesta: el GBW limita el ancho de banda de señal pequeña; la velocidad de respuesta limita el ancho de banda de señal grande. Ambos deben verificarse para que funcionen a pleno rendimiento
Preguntas Frecuentes
Shop Components
As an Amazon Associate we earn from qualifying purchases.
Calculadoras relacionadas
General
Ganancia OpAmp
Calcula la ganancia de amplificadores operacionales en configuración inversora y no inversora.
General
Histéresis de Comparador
Calcula los umbrales de conmutación y la histéresis de comparadores con realimentación positiva tipo Schmitt.
General
Disparador Schmitt
Calcula los umbrales de conmutación y la histéresis de un comparador con disparador Schmitt.
General
Ley de Ohm
Calcula tensión, corriente, resistencia y potencia usando la Ley de Ohm y la Ley de Joule.