Plage de sortie, bande passante et vitesse de variation sont des limites distinctes

Commencer par la région continue permise

La plage d’alimentation, le mode commun d’entrée, l’excursion de sortie, le courant de sortie et les exigences de stabilité d’un amplificateur opérationnel sont des spécifications distinctes. « Rail à rail » nécessite les conditions de la fiche technique et n’implique pas une distance nulle aux deux rails sous toute charge. Dans cet exemple pédagogique, supposez une alimentation de 3.3 V et une sortie utilisable de 0.2–3.1 V. Avec Vref = 1.65 V et le gain 11, l’excursion de sortie symétrique maximale est 1.45 V, correspondant à environ 131.818 mV à l’entrée.

Bande passante en petit signal

Pour un amplificateur opérationnel à contre-réaction en tension convenablement compensé et approximativement à pôle unique, estimez la bande passante fermée par GBW divisé par le gain de bruit. Un GBW de 1 MHz et un gain de bruit de 11 donnent environ 90.909 kHz. C’est une approximation, et non une règle universelle pour les amplificateurs à contre-réaction en courant ou décompensés. Un gain inverseur de signal de −10 a un gain de bruit de 11 : utiliser 10 dans cette estimation est incorrect.

À 10 kHz, un étage fermé à un pôle de bande passante 90.909 kHz conserve environ 0.9940 de son gain basse fréquence et présente environ −6.28° de retard de phase. Des pôles supplémentaires, une charge capacitive et le routage peuvent modifier ce résultat. Vérifiez les recommandations de stabilité du composant réel.

Vitesse en grand signal

Une sortie sinusoïdale de crête Vp exige une pente maximale $2\pi fV_p$. À Vp = 1 V et f = 10 kHz, elle vaut 0.062832 V/μs. Une vitesse de variation supposée de 0.5 V/μs supporte cette pente, tandis que 100 kHz exigeraient 0.628319 V/μs et la dépasseraient. Un tracé AC en petit signal ne révèle pas la distorsion en grand signal due à cette limitation.

Pour un échelon de sortie de 2 V, la même limite impose au moins 4 μs de transition, hors établissement et autres dynamiques. Vérifiez ensemble amplitude, bande passante et vitesse de variation ; réussir l’une ne valide pas les trois. La discussion TI sur les architectures contextualise les hypothèses des relations gain-bande passante. Toutes les limites de cet exemple sont des données de conception fictives, et non les spécifications d’un composant nommé.