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出力範囲、帯域、スルーレートは別々の限界
理想利得を信頼する前にDC余裕と動的要件を検査します。
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許容DC領域から始める
電源範囲、入力同相範囲、出力振幅、出力電流、安定性要件は別仕様です。「レール・ツー・レール」もデータシート条件が必要で、任意負荷で両レールに隙間なく届く意味ではありません。教材例では電源3.3 V、使用出力0.2–3.1 Vです。Vref = 1.65 V、利得11なら対称最大出力振幅1.45 Vで、入力は約131.818 mVです。
小信号帯域
適切に補償され、およそ単一極の電圧帰還オペアンプでは、閉ループ帯域をGBW/ノイズゲインで見積もります。GBW 1 MHz、ノイズゲイン11なら約90.909 kHzです。近似であり、電流帰還や非完全補償増幅器の普遍則ではありません。反転信号利得−10のノイズゲインは11なので、見積もりに10を使うのは誤りです。
10 kHzで帯域90.909 kHzの1極閉ループ段は、低周波利得の約0.9940を保ち、位相遅れ約−6.28°です。追加極、容量負荷、レイアウトが結果を変え得ます。実デバイスの安定性指針を確認します。
大信号速度
ピーク振幅Vpの正弦出力は最大傾きが必要です。Vp = 1 V、f = 10 kHzなら0.062832 V/μsです。仮定スルーレート0.5 V/μsは対応できますが、100 kHzでは0.628319 V/μsが必要で超過します。小信号AC図はスルーによる大信号ひずみを示しません。
2 V出力ステップは同じスルー限界で最低4 μsの遷移を要し、整定や他の動特性は除外します。振幅、帯域、スルーを一緒に確認します。1つの合格は全部の合格ではありません。TIの構造説明は利得帯域関係の仮定を説明します。全例の限界は架空の設計入力で、特定部品の仕様ではありません。
自分で考えてみましょう
SR = 0.5 V/μs、Vp = 2 Vで、スルーだけから許される最大正弦周波数は何ですか。
解説を見る
f ≤ SR/(2πVp) = 500000/(4π) = 39788.735773 Hzです。出力振幅、小信号帯域、ひずみ要件がより低い限界を課すことがあります。