Erwartete und tatsächliche Einheitsgewinnbandbreite LM324N

Ich habe einen LM324N als Spannungsfolger mit Einheitsverstärkung konfiguriert. Die Split-Rail-Stromversorgung +/- 4,5 V wird mit AA-Batterien geliefert. Mir ist bewusst, dass es bessere Opamps gibt, aber dies ist nur zu Studienzwecken.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Als Laborübung teste ich die Leistung der Schaltung bei verschiedenen Eingangsfrequenzen unter Beibehaltung einer konstanten Eingangsspannung (2 V Sinuswelle). Die Testschaltung wird mit kurzen Spuren auf eine Prototyping-Platine gelötet.

Bei niedrigen Frequenzen (z. B. 10 kHz) folgt das Ausgangssignal eng dem Eingangssignal. Bei 60 kHz ist das Ausgangssignal jedoch verzerrt (ähnlich einer Dreieckswellenform) und hat eine Amplitude von ungefähr 70% des Eingangssignals. Bei 1 MHz hat der Ausgang eine Amplitude von 0,1 V.

Wenn ich das Datenblatt lese, verstehe ich, dass der LM324N ein Gain Bandwidth Product (GBP) von 1 MHz hat, was mir nahe legt, dass ich keine signifikante Dämpfung des Signals bei nur 60 kHz erwarten sollte. Ein GBP von 1 MHz deutet auf eine ideale Bandbreite von 1 MHz bei einem Gewinn von 1 hin. Ist das wirklich erreichbar und / oder habe ich etwas falsch gemacht?

Das Produkt für die Verstärkungsbandbreite ist eine kleine Signalspezifikation . Dies gilt nur für Signale, bei denen die Operationsverstärkerschaltung in einem linearen Bereich bleibt. Dies liegt in der Größenordnung von 100 mV oder weniger für eine herkömmliche Differenzeingangsstufe.

Mit der relativ hochfrequenten 2V, die Sie anlegen, befinden Sie sich in einem großen Signalbereich, in dem nichtlineare Effekte Vorrang haben. Die in diesem Bereich geltende Spezifikation ist die Anstiegsgeschwindigkeit des Verstärkers.

Anstiegsgeschwindigkeitsbeschränkungen werden dadurch verursacht, wie schnell die internen Vorspannungsströme die internen (Kompensations-) Kapazitäten aufladen können.

Der LM324 hat eine maximale Ausgangsanstiegsrate von 0,5 V / Sek., So dass er eine Sinuswelle mit einer Amplitude von 2 V von mehr als etwa nicht genau wiedergeben kann:$\mu$

$f_{SR} = \frac{0.5\cdot10^6}{2\cdot\pi\cdot2} \approx 40kHz$

Um die Bandbreite der Einheitsverstärkung direkt zu sehen, können Sie Ihre Signalamplitude auf vielleicht 50 mV reduzieren.