Skip to content
RFrftools.io
General

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.

Loading calculator...

Formule

Avnon−inv=1+RfRin,Avinv=−RfRin,f−3dB=GBW∣Av∣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.

Av— Gain de tension (V/V)
Rf— Résistance de rétroaction (R1) (kΩ)
Rin— Résistance d'entrée (R2) (kΩ)
GBW— Produit de gain de bande passante (Hz)
f₋₃dB— −3 dB de bande passante (Hz)
Zin— Impédance d'entrée (Ω)

Comment ça marche

Le calculateur de gain d'ampli opérationnel calcule le gain en boucle fermée pour les configurations inversées (G = -Rf/Rin) et non inverseuses (G = 1 + Rf/Rin), essentielles pour le conditionnement du signal, les amplificateurs d'instrumentation et la conception de filtres actifs. Les concepteurs de circuits analogiques, les ingénieurs d'interface de capteurs et les concepteurs audio l'utilisent pour définir des niveaux de gain précis tout en gérant les compromis entre bande passante et bruit. Selon Horowitz & Hill « Art of Electronics » (3e éd., Ch.4), le produit de gain de bande passante (GBW) est constant pour les amplificateurs opérationnels à retour de tension : GBW = gain × bande passante. Un TL072 avec GBW = 3 MHz à gain = 100 a une bande passante de 30 kHz seulement. Pour des gains supérieurs à 10, pensez aux amplificateurs à retour de courant (AD8009 : bande passante de 1 GHz indépendante du gain) ou aux amplificateurs d'instrumentation (AD620 : précision de gain de 0,1 %).

Exemple Résolu

Concevez un amplificateur non inverseur avec un gain = 10 (20 dB) en utilisant un OPA2134 (GBW = 8 MHz) pour une application de préampli audio. Calculez les valeurs des résistances : Rf/Rin = G - 1 = 9. Choisissez Rin = 10 kΩ (suffisamment élevé pour minimiser la charge, suffisamment bas pour un faible bruit). Alors Rf = 90 kΩ ; utilisez 91 kΩ de la série E96. Bande passante : BW = GBW/G = 8 MHz/10 = 800 kHz, suffisante pour un son de 20 Hz-20 kHz avec une marge de 40x. Vérifiez le bruit : bruit d'entrée de l'OPA2134 = 8 nV/√ Hz ; à gain = 10, bruit de sortie = 80 nV/√ Hz. Bande passante supérieure à 20 kHz : bruit = 80 nV × √ 20000 = 11,3 μV RMS — équivalent à -98,9 dBV, adapté à un son 16 bits (plage dynamique de 96 dB).

Conseils Pratiques

  • ✓Pour des gains de 1 à 10 sur les fréquences audio, la série TL07x (0,30$) offre d'excellentes performances ; pour des gains supérieurs à 100, utilisez des amplificateurs d'instrumentation (INA128 : erreur de gain de 0,02 %)
  • ✓Ajoutez un condensateur de 100 pF sur Rf pour obtenir des gains > 10 afin d'éviter les oscillations. Cela limite la bande passante à 1/ (2π RFCF) mais garantit la stabilité, conformément à la note d'application TI AN-31
  • ✓Pour l'oscillation de sortie rail-rail, utilisez des amplificateurs opérationnels RRIO (OPA340, MCP6001) : les amplificateurs opérationnels standard se fixent de 1 à 2 V sur les rails d'alimentation sous charge

Erreurs Fréquentes

  • ✗Ignorer les limites de GBW : le réglage du gain = 1000 avec GBW = 1 MHz ne donne qu'une bande passante de 1 kHz ; vérifiez GBW sur la fiche technique avant de sélectionner le gain
  • ✗Utilisation de résistances de 1 % pour un gain de précision : l'erreur de rapport de résistance aggrave l'erreur de gain ; utilisez des résistances de 0,1 % pour une précision de gain de ± 0,1 % ou des réseaux de résistances adaptés
  • ✗Négliger le courant de polarisation d'entrée : un courant de polarisation de 1 nA traversant une résistance de rétroaction de 1 MΩ crée un décalage de 1 mV ; utilisez des amplificateurs opérationnels à entrée FET (polarisation de 10 pA) pour les sources à haute impédance

Foire Aux Questions

Non inverseur : signal à l'entrée V+, gain = 1 + Rf/Rin, impédance d'entrée = impédance d'entrée de l'amplificateur opérationnel (10 à 10¹² Ω). Inversion : signal entre V et Rin, gain = -Rf/Rin, impédance d'entrée = Rin. La méthode non inverseuse est préférable pour les sources à haute impédance ; l'inversion fournit une base virtuelle pour les applications de sommation.
La rétroaction négative définit le gain en boucle fermée indépendamment du gain en boucle ouverte (généralement 10 à 10). La fraction de rétroaction β = Rin/ (Rf+Rin) détermine le gain : G = 1/β pour la non-inversion. Un gain de boucle Aβ > 1000 garantit une erreur de gain inférieure à 0,1 % par rapport à l'idéal. La rétroaction positive provoque des oscillations, à éviter.
Le produit GBW limite la bande passante des petits signaux : BW = GBW/gain. Le taux de balayage limite la bande passante des grands signaux : SR_min = 2π FVpeak. Pour 10Vpeak à 100 kHz : SR > 6,3 V/μS. Le TL072 (SR = 13 V/μs) gère cela ; le LM358 (SR = 0,5 V/μs) ne le fait pas : la sortie sera triangulaire au lieu d'être sinusoïdale.
Oui, la plupart des amplificateurs opérationnels sont couplés en courant continu avec une bande passante allant jusqu'à 0 Hz. Cependant, la tension de décalage d'entrée (1 à 10 mV typique) et la dérive de décalage (1 à 20 μV/°C) provoquent des erreurs de courant continu. Pour un courant continu de précision : utilisez des amplificateurs opérationnels stabilisés par hacheur (LTC2050 : décalage de 3 μV, dérive de 30 nV/°C) ou des types à zéro automatique (OPA2188).
Adaptez les spécifications aux exigences : GBW > gain × bande passante ; vitesse de balayage > 2π FVpeak ; bruit d'entrée < Signal/SNR cible ; tension d'alimentation compatible avec le système. Pour alimentation par batterie : faible courant de repos (MCP6001 : 100 μA). Pour le haut débit : retour de courant (AD8009 : 1 GHz). Pour plus de précision : faible offset (OPA2188 : 25 μV).

Articles Connexes

Signal Processing

Butterworth contre Chebyshev contre Bessel Filters

Comment choisir et concevoir des filtres actifs Compare les réponses de Butterworth, Chebyshev et Bessel avec des exemples pratiques pour le traitement du signal et la RF.

General Electronics

Bande passante Op-Amp : au-delà des spécifications de la fiche technique

Maîtrisez les calculs de bande passante en boucle fermée des amplificateurs opérationnels grâce à des informations pratiques et à des techniques d'analyse des performances réelles pour la conception électronique

Motor Control

Réglage du PID Ziegler-Nichols : une boucle ouverte aux gains

Apprenez le réglage du PID Ziegler-Nichols à l'aide du gain de processus, du temps mort et de la constante de temps. Exemple concret avec des valeurs réelles de commande du moteur. Calculateur en ligne gratuit.

Shop Components

As an Amazon Associate we earn from qualifying purchases.

Resistor Kit (1%, E24)

Precision 1% thin-film SMD resistor assortment, 0402 package

Amazon →

Ceramic Capacitor Kit

MLCC ceramic capacitor assortment in 0402 package

Amazon →

Solderless Breadboard

Full-size breadboard for circuit prototyping

Amazon →

Calculateurs associés

Signal

Designer de filtres

Concevez des filtres à échelle passifs Butterworth et Chebyshev LC jusqu'à 10. Calculez les valeurs des composants pour les topologies passe-bas, passe-haut et passe-bande. Résultats instantanés et gratuits.

General

Constante de temps RC

Calculez la constante de temps du circuit RC τ, le temps de charge à 63,2 % et 99 %, et la fréquence de coupure de -3 dB. Essentiel pour la conception des filtres et des circuits de chronométrage.

General

Ohm

Calculez la tension, le courant, la résistance et la puissance grâce à la loi d'Ohm. Entrez deux valeurs connues et obtenez instantanément toutes les autres grandeurs électriques. Gratuit, sans inscription.

General

Série/Parallèle R·C·L

Calculez la combinaison équivalente en série et en parallèle d'un maximum de quatre résistances, condensateurs ou inducteurs. Calcule également le ratio des diviseurs de tension pour les réseaux à deux résistances.