オペアンプ・フルパワー帯域幅

オペアンプのフルパワー帯域幅とは、大信号の端が三角波になることなく、指定されたピーク正弦波出力を増幅器がまだ届けられる最高周波数です。データシートはスルーレートをボルト毎マイクロ秒で示し、設計者に古典的な恒等式の変形を委ねることが多いです。正弦波の最大傾きは二π・周波数・ピーク電圧なので、歪みのない最大周波数はスルーレートを二π・Vpeak で割った値になります。オーディオ電力段、映像ラインドライバ、ADC フロントエンド、計測出力は、部品がすでに選ばれ、スルー制限の前にフルスイングのトーンをどこまで上げられるかという問いに、その数値が必要です。学生は公開 SR の横の FPBW 注記で宿題を確認し、設計レビューでは五ボルト毎マイクロ秒のレールツーレールアンプが百キロヘルツで十ボルトピークをまだ振れるかを問い、試験チームはベンチの SR と振幅を合否限界の周波数上限に変換します。このオペアンプ・フルパワー帯域幅計算機は、ボルト毎秒またはボルト毎マイクロ秒の正のスルーレートと、ボルト単位の正のピーク出力振幅を受け取り、二π・Vpeak で割ってヘルツのフルパワー帯域幅と整理済み入力、印刷可能な式を返します。ゼロまたは負のスルーレートや振幅は、非正の大きさに対して正弦モデルが未定義のため、明確な検証エラーで失敗します。

フルパワー帯域幅がスルーレートから導かれる仕組み

ピーク振幅 Vpeak・周波数 f の純粋な正弦波の瞬間電圧は、Vpeak に二π f t の正弦を掛けたものです。時間で微分すると、最も急な傾きはゼロ交差で生じ、二π f Vpeak ボルト毎秒になります。その要求傾きがオペアンプのスルーレートを超えると、大信号の端は三角形にクリップされ、歪みが増え、その周波数では意図したピークに届きません。

したがってフルパワー帯域幅は、スルー制限なしに指定のピークまたはピーク・ツー・ピーク振幅をまだ届けられる最高周波数と定義され、f はおよそ SR を二π Vpeak で割った値に書き直せます。

ピーク電圧を使うと導関数と式が一致し、ピーク・ツー・ピークだけが分かる場合は Vpeak は Vpp の半分で、SR を二π Vpeak で割ることは SR を π Vpp で割ることと同じです。授業の定番確認は、十ボルトピークで約六・二八ボルト毎マイクロ秒なら約百キロヘルツ、一ボルトピークなら約一メガヘルツです。

実機には小信号帯域、出力電流制限、熱的ディレーティング、容量負荷の影響もあり実験室でスルーが足りなくなることもありますが、データシートから得られる最初の閉形式上限は依然としてこの商です。

利得帯域幅積、ステップへの整定時間、目標周波数から必要なスルーレートを求める逆問題は別の検索意図であり、本ページが SR と Vpeak から FPBW を求める問いに集中するよう別ランディングに置きます。

フルパワー帯域幅計算機が実務で使われる場面

アナログ設計レビューでは、すでに候補に挙がったオペアンプの公開スルーレートと意図したピーク振幅を固定し、その組を最大フルパワー正弦周波数に変換してから、オーディオ・映像・産業用ドライブ段を承認します。信号と電子回路の学生は、データシートの FPBW 注記が指定振幅に対する SR/(2π·Vpeak) と一致するかを確かめ、実験室で使う最高トーンと比較します。

ADC ドライバやサンプルホールドの選定でも、多重化されたフロントエンドが大信号傾きになお拘束される固定帯域窓内で大きな振幅を届けなければならないときに、同じ商を使います。量産試験とファームウェアのチームは、測定したスルーレートとジェネレータ振幅を周波数上限に変え、負荷下で三角波になる部品を自動フィクスチャで落とします。

逆問題の FPBW からスルーレート、利得帯域幅、RC 時定数のページは分け、各検索意図に明確な一ページを与え、学生と検索エンジンを混乱させる多公式ツールにしないでください。