Co dokładnie powstrzymuje OpAmps przed osiągnięciem VCC / GND?

10

Czytałem więc o OpAmps i trochę symulowałem przy pomocy Ltspice. Zrobiłem prosty integrator z LM324 OpAmp i zbliża się on do dodatniej szyny, ale nie jest tak naprawdę dokładny.

Co powoduje, że OpAmps nie osiąga dokładnie dodatnich wartości szyn? Czy ogranicza to obwód wewnątrz OpAmp?

operational-amplifier Karl S.
źródło
Brak schematu?
Mitu Raj
Istnieją opampy oparte na technologii CMOS, które mają wyjście „od szyny do szyny” (i zwykle również wejścia), które prawie sięgają szyn zasilających. Jeśli nie ładujesz danych wyjściowych za dużo, to znaczy.
Bimpelrekkie
Opamps CMOS, z mocno napędzanymi do przodu bramkami, mogą mieć Rout << 1 om. Obciążenie 1Kohm pozwala Twojemu Voutowi znajdować się w odległości 0,1% od szyn. Na przykład w procesie 0.6u Trasa FET wynosi 1 / (K * W / L * Ve); przy 100uA / wolt ^ 2 * 1000/1 * 5 woltów, Rout wynosi 1 / 0,5 ampera / wolt lub 2 omy. Zakładając, że Nch FET wynosi 1000/1 lub 10 pasków po 100/1.
analogsystemsrf

Odpowiedzi:

18

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Rysunek 1. Wewnętrzny obwód wzmacniacza operacyjnego LM324.

Zauważ, że gdy moc wyjściowa jest wysoka, para tranzystorów Darlington musi włączyć Q5 i Q6. Ponieważ połączenia między źródłem i emiterem Q5 i Q6 każdy z nich spada o około 0,7 V, gdy na nim jest, można oczekiwać, że najbardziej można oczekiwać od tego obwodu V + - 1,4 V. Ponieważ prąd podstawowy Q5 pochodzi ze źródła prądu 100 µA, musimy uwzględnijcie również spadek napięcia.

Podczas kołysania ujemna Q13 zapewnia ścieżkę do ziemi. Ponieważ podstawa musi zostać obniżona do Q12, aby ją włączyć, mamy podobną, choć nieco ulepszoną wersję problemu.

Powinieneś być w stanie symulować każdy przypadek dla górnego i dolnego obwodu napędowego i zobaczyć, jakie są minimalne i maksymalne napięcia wyjściowe w każdym przypadku. Następnie porównaj je z arkuszem danych.

Należy pamiętać, że zakres napięcia obniży się wraz ze wzrostem obciążenia Iout (mA).

Tranzystor
źródło
Ale warto też zauważyć, że jeśli otrzymuje stopień wyjściowy z pojedynczym etapie PNP (bez Darlington), to mógłby zrobić znacznie lepiej. Fakt, że tak się zwykle nie dzieje, mówi wiele o ograniczeniach tranzystorów.
WhatRoughBeast,
Dlatego niektóre konstrukcje wzmacniaczy operacyjnych mają rezystor podciągający na wyjściu związany z Vcc. Daje to lepsze napięcie wyłączenia dla tranzystorów pnp lub tranzystorów pnp.
Sparky256,
Nie ma problemu. Zakres maksymalnego wychylenia {Vpp / Io} jest dość nieliniowy ze względu na obniżenie prądu emiterów prądu stałego i ma najniższy ESR powyżej Vo> 2 V DC (powyżej Vee). Co również powoduje, że Vo (sat) jest czymś więcej niż zwykłym wspólnym emiterem ( CE) Vce (sat). Ponieważ pompy CE są prądowymi pompami, które po nasyceniu zamieniają się w przełączniki, dla niskiej wydajności ESR używają co najmniej 2-stopniowego wspólnego kolektora.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75,