Anhang i. Simulationsmodell - FG Mikroelektronik, TU Berlin

ii.i.i. Großsignalbandbreite
Anhang 112
Operationsverstärker
slew rate Kapazitive Effekte in der internen Schaltung des Operationsverstärkers begrenzen
die maximale Anstiegsgeschwindigkeit oder Flankensteilheit (slew rate) S des
Ausgangssignals. Sie wird in V/µs angegeben. Um eine unverzerrte Übertragung zu
sichern, muß die Anstiegsgeschwindigkeit des Ausgangssignals kleiner sein als die
maximale Flankensteilheit S. Für eine sinusförmige Ausgangsspannung der Amplitude
û a
folgt für die Änderungsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung
(174)
dua -------- = ωûa cos(
ωt)
. (175)
dt
Ein Sinussignal mit der Frequenz f kann nur verzerrungsfrei übertragen werden,
wenn gilt:
S
f < ----------- . (176)
2ûaπ Diese Grenzfrequenz wird als Großsignalbandbreite bezeichnet. Sie ist in der
Regel kleiner als die Grenzfrequenz, die sich aus dem Verstärkungs-Bandbreiten-
Produkt ergibt.
ii.ii.Kleinsignalmodell und Frequenzverhalten
Eingangsimpendanzen
ua() t = ûa sin(
ωt)
Ein vereinfachtes Kleinsignalersatzschaltbild eines Operationsverstärkers ist in
Abb. 85 dargestellt. Die Gleichtakt- und Differenzeingangsimpedanzen werden in
den Datenblättern jeweils durch die Werte eines Widerstandes r gl bzw. r d und einer
Kapazität c gl bzw. c d angegeben, die zueinander parallelgeschaltet sind und für
reine Gleichtakt- bzw. Differenzaussteuerung gelten. Für die Elemente des Ersatzschaltbildes
gelten folgende Beziehungen:
rgl ′ = 2rgl cgl ′
=
cgl ------
2
(177)
rd cgl rd ′ = ------------------
cd ′ = cd – ------ . (178)
rd 4
1 – ---------
4r gl
Der Frequenzgang der Differenz- und Gleichtaktverstärkung wird im Ersatzschaltbild
nicht durch ein Netzwerk nachgebildet, sondern in frequenzabhängigen Übertragungsfaktoren
ad bzw. agl berücksichtigt. Die Summe der Spannungen am
Ausgang ergibt die Leerlaufspannung. Die Lastabhängigkeit der Ausgangsspannung
wird durch ra berücksichtigt.