Jaki jest prawdziwy obwód opampa?

19

Tak więc studentka pierwszego roku EE i właśnie dowiedziałam się o wzmacniaczach operacyjnych. Rozumiem idealny model i wiem, jak je analizować, i rozumiem ideę stojącą za nimi / obwód, który nam pokazano, który jest w nich. Tyle że to nie jest prawdziwy obwód, ma on zależne źródło. Moje pytanie brzmi: co właściwie jest w wzmacniaczu operacyjnym? Gdybyśmy zastąpili źródło zależne prawdziwymi źródłami, co byśmy zobaczyli? (Wydaje mi się, że jest to bardziej pytanie dotyczące „Czym tak naprawdę są źródła zależne?”). Wszędzie szukałem i zawsze znajduję tę samą odpowiedź: „Zależne źródła są przydatnymi narzędziami do modelowania obwodu”. Ale czym one są naprawdę?

Mahmud Assamaray
źródło
1
Nawet en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier ma schemat 741.
Dmitry Grigoryev

Odpowiedzi:

49

Oto zestaw, który możesz zrobić za 35 USD , co ostatecznie odpowiada 741 wzmacniaczowi operacyjnemu przy użyciu dyskretnych 13 tranzystorów 2N3904 i 7 2N3906. Ma osiem słupków wiążących reprezentujących osiem pinów urządzenia.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Oto link do arkusza danych, który zawiera schemat zestawu (pokazany poniżej) i zestawienie komponentów.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Porównaj to do „prawdziwego” 741 z arkusza danych TI :

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Są praktycznie takie same, nawet do wartości rezystorów.

Istnieje również 11-stronicowa „Zasady działania”, która szczegółowo opisuje, jak to działa. I w końcu mają Wiki .

tcrosley
źródło
4
Należy również pamiętać, że nie będzie tak dobry jak 741 w kilku obszarach, szczególnie w przypadku przesunięcia napięcia i znoszenia. Tranzystory wejściowe Q1 i Q2 nie są dopasowane ani termicznie połączone, co jest ważne dla współczesnych wzmacniaczy operacyjnych (IC).
WhatRoughBeast 11.04.16
3
@WhatRoughBeast Dlatego opublikowałem link do arkusza danych zestawu, aby mógł porównać parametry z arkuszem danych TI. Mimo to pomyślałem, że jest to całkiem fajny sposób na poznanie wnętrzności wzmacniacza operacyjnego, zwłaszcza jeśli chodzi o obwód, jak wyjaśniono w zasadach działania. Obsługuje takie tematy, jak napięcie przesunięcia, w tym użycie pinów odsunięcia
zerowego
7
„Będziemy potrzebować większej deski do krojenia”.
Chris O
2
To moja ulubiona odpowiedź w całej witrynie! Teraz muszę znaleźć obwód.
StainlessSteelRat
Gdzie mogę kupić tę zabawkę?
hkBattousai
6

Źródła zależne są przydatnymi narzędziami do modelowania obwodu”. Ale czym tak naprawdę są?

Odnośnie do „źródeł zależnych”: rozróżniamy cztery różne kontrolowane (zależne) źródła:

Źródło napięcia sterowane napięciem (VCVS), Źródło napięcia sterowane prądem (CCVS), Źródło prądu sterowane napięciem (VCCS) i Źródło prądu sterowane prądem (CCCS).

Przykłady:

  • Tranzystory (bipolarne i FET): VCCS

  • Wzmacniacz operacyjny: VCVS

  • Operacyjny wzmacniacz nadprzewodnikowy (OTA): VCCS

  • Przenośnik prądu (druga generacja, CCII): CCCS.

W rzeczywistości wszystkie źródła zależne nie są idealne (skończona impedancja wejściowa i wyjściowa, zależna od częstotliwości). Oznacza to: rzeczywiste źródła zależne mogą być modelowane przy użyciu idealnych źródeł zależnych w połączeniu z elementami „pasożytniczymi” (rezystory, kondensatory)

LvW
źródło
Dzięki! To wreszcie ma sens. Nie rozumiem, dlaczego nigdy nie omawiamy tego rodzaju rzeczy na moich zajęciach ... Zdecydowanie ułatwiłbym zrozumienie tematu
Mahmud Assamaray,
2
@MahmudAssamaray Jesteś, podobnie jak ja, uczniem opartym na teorii. Musisz naprawdę zrozumieć zasady, zanim coś naprawdę zrozumiesz. Niestety, jesteśmy w mniejszości i większość nauczania jest skierowana do osób, które łatwiej uczą się szczegółów powierzchni i uważają teorię za zbyt szczegółową, by zrozumieć ją bez praktycznego doświadczenia. Spróbuj przejrzeć kilka podręczników innych niż te, których używasz, możesz znaleźć taki, który ma styl nauczania bardziej odpowiedni do twojego stylu uczenia się.
Jules
Czy tranzystory bipolarne nie są również CCCSes?
user253751 11.04.16
Nie - to powszechne nieporozumienie (niestety, które można znaleźć nawet w niektórych podręcznikach). Mówiony fizycznie - zgodnie ze znanym równaniem Shockleysa, prąd Ic jest kontrolowany tylko przez napięcie Vbe emitera bazy. W jaki sposób - na przykład - trzy dodatnio naładowane nośniki z bazy mogą uwolnić 333 obciążonych nośników (ujemnych) od emitera (zakładając wartość beta 300)?
LvW
@Jules obowiązkowy „jest nas dosłownie kilkudziesięciu ” ... To denerwujące, że jestem jedynym w klasie z moim stylem uczenia się, szczególnie gdy zadaję pytanie, moi profesorowie zwykle pomijają go i mówią „to zbyt głębokie pytanie dla zakres tej klasy ”. Samokształcenie / Internet / stackoverflow to błogosławieństwo. Nigdy tak naprawdę nie pomyślałem o poszukiwaniu innych podręczników, dzięki za wskazówkę!
Mahmud Assamaray,
5

Inne odpowiedzi sugerują spojrzenie na implementację prawdziwych wzmacniaczy operacyjnych, takich jak 741, ale z perspektywy uczenia się, jak działają, najlepszym sposobem na rozpoczęcie jest uproszczony system. Rdzeń wzmacniacza operacyjnego stanowi para z długimi ogonami . To mogą być budowane i eksploatowane albo analizowane w oderwaniu do reszty op-amp i dostarcza podstawowych fundamentów co op-amp jest. Patrząc na schemat 741, zauważ, że pary tranzystorów (Q1, Q3) i (Q2, Q4) zastępują pojedyncze tranzystory Q1 i Q2 na schemacie na wikipedii. Rezystory w obwodzie wikipedia są podstawione tranzystorami, aby umożliwić optymalizację zachowania tego wzmacniacza rdzeniowego. Reszta obwodów 741 jest zasadniczo zaprojektowana w celu poprawy odpowiedzi tego wzmacniacza (usuwanie przesunięć, zwiększenie wzmocnienia, poprawa odpowiedzi częstotliwościowej itp.) I nie jest absolutnie niezbędna do wykonania podstawowej pracy.

Jules
źródło
3

Wyszukaj „Schemat LM709” lub „Schemat LM 741”. Były to jedne z pierwszych dostępnych opampsów i miały dość proste schematy. Nowoczesne wzmacniacze opierają się na podobnych zasadach, ale ogólnie mają bardziej złożone obwody (ponieważ tranzystory są teraz znacznie tańsze, a wymagania dotyczące wydajności stale rosną).

jp314
źródło
1

Na stronach internetowych producentów układów można znaleźć obszerną dokumentację na temat większości układów scalonych, w tym opampów, których faktycznie używasz w swoim laboratorium elektronicznym. Taka dokumentacja często zawiera schemat. Specjalnie dla układów Opamp.

Roland
źródło