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Calculateur de gain et de bande passante Op-Amp

Calculez le gain de tension de l'amplificateur opérationnel, le gain en dB, −3 dB de bande passante et l'impédance d'entrée pour les configurations d'amplificateurs inverseurs, non inverseurs et différentiels.

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Formule

A_v^{non-inv} = 1 + \frac{R_f}{R_{in}}, \quad A_v^{inv} = -\frac{R_f}{R_{in}}, \quad f_{-3dB} = \frac{GBW}{|A_v|}

Référence: Horowitz & Hill, The Art of Electronics, 3rd ed.

AvVoltage gain (V/V)
RfFeedback resistor (R1) (kΩ)
RinInput resistor (R2) (kΩ)
GBWGain-bandwidth product (Hz)
f₋₃dB−3 dB bandwidth (Hz)
ZinInput impedance (Ω)

Comment ça marche

Les amplificateurs opérationnels (amplificateurs opérationnels) sont des éléments fondamentaux de l'électronique analogique, fournissant une amplification de la tension, un conditionnement du signal et des opérations mathématiques. Le gain d'un circuit d'amplificateur opérationnel dépend de sa configuration et de son réseau de rétroaction. Dans une configuration non inverseuse, le signal d'entrée est appliqué à la borne positive, la rétroaction négative contrôlant le gain. L'équation de gain G=1+Rf/Rin reflète la façon dont la résistance de rétroaction (Rf) et la résistance d'entrée (Rin) déterminent l'amplification. La configuration inverseuse applique l'entrée à la borne négative, créant un déphasage de 180 degrés dans la sortie. Ici, le gain est déterminé par le rapport -Rf/Rin, le signe négatif indiquant une inversion de phase. La bande passante est un paramètre critique, caractérisé par le produit gain-bande passante (GBW), qui représente la fréquence maximale à laquelle l'amplificateur peut maintenir un niveau de gain spécifique. La fréquence de -3 dB (F-3 dB) est calculée en divisant le GBW par l'amplitude de gain absolue, ce qui donne un aperçu des limites de réponse en fréquence de l'amplificateur.

Exemple Résolu

Prenons l'exemple d'un amplificateur opérationnel LM358 dans une configuration non inverseuse avec Rf = 10 kΩ et Rin = 2,2 kΩ. Le calcul du gain serait G = 1 + (10 000 Ω/2 200 Ω) = 5,55. Cela signifie que le signal d'entrée sera amplifié par un facteur de 5,55. Si l'amplificateur opérationnel a un produit de gain en bande passante de 1 MHz, la fréquence de -3 dB serait calculée comme suit : 1 MHz/|5,55| ≈ 180 kHz. À ce stade, la sortie de l'amplificateur aura chuté de 3 décibels par rapport à son gain nominal, ce qui indique la limitation pratique de la bande passante du circuit.

Conseils Pratiques

  • Utilisez des condensateurs de découplage à proximité des broches d'alimentation de l'amplificateur opérationnel pour réduire le bruit
  • Sélectionnez des amplificateurs opérationnels dont le produit à gain de bande passante est bien supérieur à vos exigences de conception
  • Tenez compte des exigences d'impédance d'entrée pour éviter les effets de charge

Erreurs Fréquentes

  • Négliger les limites réelles de l'amplificateur opérationnel, telles que la vitesse de balayage et la tension de décalage d'entrée
  • En supposant une bande passante infinie quel que soit le réglage du gain
  • Disposition incorrecte du circuit imprimé entraînant une capacité parasite et une réduction des performances

Foire Aux Questions

Dans une configuration non inverseuse, le signal d'entrée est appliqué à la borne positive et la sortie est en phase avec l'entrée. Dans une configuration inversée, l'entrée est appliquée à la borne négative, provoquant un déphasage de 180 degrés.
Les résistances de rétroaction déterminent le gain en créant un rapport qui contrôle le facteur d'amplification. La disposition spécifique de ces résistances définit les caractéristiques de gain du circuit.
Le produit gain-bande passante (GBW) est la principale limitation, qui représente la fréquence maximale à laquelle l'amplificateur peut maintenir un niveau de gain spécifique.
La plupart des amplificateurs opérationnels peuvent amplifier les signaux en courant continu, mais des considérations pratiques telles que le décalage d'entrée et la dérive doivent être prises en compte pour les applications en courant continu de haute précision.
Tenez compte de paramètres tels que le produit de gain de bande passante, la vitesse de balayage, l'impédance d'entrée, la consommation électrique et la plage de tensions de fonctionnement lors de la sélection d'un amplificateur opérationnel.

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