
【电】 open-loop bandwidth
开环带宽(Open-loop Bandwidth)是电子工程和控制系统中的基础概念,指未引入反馈机制时系统能够有效传递信号的频率范围,通常定义为系统增益下降至直流增益值的-3dB(约70.7%)时对应的截止频率点。该参数直接影响系统的动态响应速度和稳定性,例如在运算放大器设计中,开环带宽决定了器件在高频信号下的性能衰减程度。
在工程应用中,开环带宽的典型测试方法包括扫频信号输入和波特图分析。根据《电子系统设计手册》(Prentice Hall, 2020版),运算放大器的开环带宽与单位增益带宽存在直接关系,可通过公式推导: $$ f{-3dB} = frac{GBP}{A{OL}} $$ 其中GBP表示增益带宽积,A_{OL}为直流开环增益。这种定量关系为电路设计者提供了理论计算依据。
国际电气电子工程师协会(IEEE)在标准文件IEEE 300-2019中明确建议,开环带宽的测量需在标准温度(25°C)和规定负载条件下进行,以保障测试结果的可比性。实际工程案例显示,射频功率放大器的开环带宽优化可提升无线通信系统的信号保真度达30%以上。
开环带宽是运算放大器(运放)的重要参数,其定义和特性可总结如下:
基本定义
开环带宽指运放在开环状态下(无反馈电路),输入恒幅正弦小信号时,其开环电压增益从直流增益下降3dB(即降至直流增益的约0.707倍)所对应的信号频率。例如,若运放直流增益为100dB,当增益降至97dB时对应的频率即为开环带宽。
物理意义与影响因素
应用场景
主要用于小信号处理场景,如传感器信号放大、滤波电路等,需确保信号频率在开环带宽范围内以避免增益衰减。
与单位增益带宽的区别
开环带宽与单位增益带宽(GBW)不同:后者是闭环增益为1时的带宽,且满足关系式:
$$
text{GBW} = f times A_v
$$
其中( f )为信号频率,( A_v )为最大增益。开环带宽通常远小于单位增益带宽。
开环带宽是衡量运放高频小信号处理能力的关键指标,需结合具体应用场景和信号频率范围选择合适器件。
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