วงจรที่แท้จริงที่อยู่เบื้องหลัง opamp คืออะไร?

19

ดังนั้นนักเรียน EE ปีแรกและฉันเพิ่งเรียนรู้เกี่ยวกับ op-amps ฉันเข้าใจโมเดลในอุดมคติและรู้วิธีวิเคราะห์และเข้าใจแนวคิดเบื้องหลัง / วงจรที่เราแสดงให้เห็นว่าอยู่ข้างใน ยกเว้นนั่นไม่ใช่วงจรจริง แต่ก็มีแหล่งอ้างอิง คำถามของฉันคืออะไรใน op-amp จริง ๆ ถ้าเราจะแทนที่แหล่งที่ขึ้นกับแหล่งที่แท้จริงเราจะเห็นอะไร (ฉันเดาว่านี่เป็นคำถามที่เพิ่มเติมเกี่ยวกับ 'แหล่งที่ขึ้นอยู่กับอะไรจริง ๆ ') ฉันค้นหาทุกที่และมักพบคำตอบเดียวกันว่า 'แหล่งอ้างอิงขึ้นอยู่กับเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการสร้างแบบจำลองวงจร' แต่พวกมันคืออะไรกันแน่?

operational-amplifier circuit-analysis analog

— Mahmud Assamaray
แหล่งที่มา

1

แม้แต่en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifierมีแผนผัง 741

— Dmitry Grigoryev

49

นี่คือชุด $ 35 ที่คุณสามารถทำได้ซึ่งจบลงด้วยการเทียบเท่ากับ 741 op-amp โดยใช้ทรานซิสเตอร์แบบไม่ต่อเนื่อง 13 2N3904 และ 7 2N3906 มันมีแปดโพสต์ที่มีผลผูกพันแทนแปดพินของอุปกรณ์

นี่คือลิงค์ไปยังแผ่นข้อมูลซึ่งรวมถึงแผนผังสำหรับชุด (แสดงด้านล่าง) และ BOM

เปรียบเทียบกับ 741 ของ "จริง" จากแผ่นข้อมูล TI :

พวกมันแทบจะเหมือนกันแม้กระทั่งถึงค่าความต้านทาน

นอกจากนี้ยังมี"หลักการปฏิบัติงาน" 11 หน้าซึ่งมีรายละเอียดค่อนข้างมากเกี่ยวกับวิธีการทำงาน และในที่สุดพวกเขามีวิกิพีเดีย

— tcrosley
แหล่งที่มา

4

นอกจากนี้โปรดทราบว่ามันจะไม่ดีเท่ากับ 741 ในหลาย ๆ พื้นที่โดยเฉพาะอย่างยิ่งแรงดันออฟเซ็ตและดริฟท์ อินพุททรานซิสเตอร์ Q1 และ Q2 ไม่ตรงกันและไม่เกี่ยวกับความร้อนซึ่งทั้งคู่มีความสำคัญกับแอมป์สหกรณ์ (IC) ที่ทันสมัย

— WhatRoughBeast

3

@WhatRoughBeast นั่นเป็นเหตุผลที่ฉันโพสต์ลิงค์ไปยังแผ่นข้อมูลสำหรับชุดเพื่อให้เขาสามารถเปรียบเทียบพารามิเตอร์กับแผ่นข้อมูล TI ถึงกระนั้นฉันก็คิดว่ามันเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการเรียนรู้เกี่ยวกับความกล้าของ op-amp โดยเฉพาะอย่างยิ่งการติดตามผ่านวงจรตามที่อธิบายหลักการของการปฏิบัติการ มันจัดการกับหัวข้อต่าง ๆ เช่นแรงดันออฟเซ็ตรวมถึงการใช้หมุด Offset Null 1 และ 5

— tcrosley

7

"เราจะต้องมีเขียงหั่นขนมขนาดใหญ่กว่านี้"

— Chris O

2

นี่คือคำตอบที่ฉันโปรดปรานที่สุดของเว็บไซต์! ตอนนี้ฉันต้องไปหาวงจร

— StainlessSteelRat

ฉันจะซื้อของเล่นนี้ได้ที่ไหน

— hkBattousai

6

" แหล่งอ้างอิงขึ้นอยู่กับเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการสร้างแบบจำลองวงจร 'แต่พวกมันคืออะไรจริง ๆ ? "

เกี่ยวกับ "แหล่งข้อมูลที่ขึ้นต่อกัน": เราแยกแยะระหว่างแหล่งข้อมูลที่สามารถควบคุมได้ (ขึ้นอยู่กับแหล่งข้อมูล) ที่ต่างกันสี่แหล่ง:

แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยแรงดัน (VCVS), แหล่งจ่ายแรงดันที่ควบคุมด้วยกระแสไฟฟ้า (CCVS), แหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า (VCCS) และแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยกระแส (CCCS)

ตัวอย่าง:

ทรานซิสเตอร์ (สองขั้วและ FET): VCCS
เครื่องขยายการดำเนินงาน: VCVS
เครื่องขยายสัญญาณการดำเนินงาน (OTA): VCCS
เครื่องลำเลียงในปัจจุบัน (รุ่นที่สอง, CCII): CCCS

ในความเป็นจริงแหล่งที่มาที่ขึ้นต่อกันทั้งหมดนั้นไม่เหมาะ (อิมพีแดนท์อินพุตและเอาท์พุต จำกัด ขึ้นกับความถี่) ซึ่งหมายความว่า: แหล่งที่มาที่แท้จริงสามารถสร้างแบบจำลองได้โดยใช้แหล่งอ้างอิงในอุดมคติร่วมกับองค์ประกอบ "กาฝาก" (ตัวต้านทานตัวเก็บประจุ)

— LVW
แหล่งที่มา

ขอบคุณ! ในที่สุดมันก็สมเหตุสมผลแล้ว ฉันไม่เข้าใจว่าทำไมเราไม่เคยข้ามสิ่งนี้ในชั้นเรียนของฉัน ... จะทำให้การทำความเข้าใจกับเรื่องนี้ง่ายขึ้นมาก

— มาห์มุดอัสสมาเรย์

2

@MahmudAssamaray คุณเห็นได้ชัดว่าเป็นผู้เรียนที่ใช้ทฤษฎี คุณต้องเข้าใจหลักการเบื้องหลังบางสิ่งก่อนที่คุณจะสามารถเข้าใจได้ น่าเสียดายที่เราอยู่ในกลุ่มน้อยและการสอนส่วนใหญ่มุ่งเป้าไปที่ผู้ที่เรียนรู้รายละเอียดพื้นผิวได้ง่ายขึ้นและค้นหาทฤษฎีที่อยู่เบื้องหลังรายละเอียดนั้นเกินกว่าจะเข้าใจได้โดยไม่ต้องมีประสบการณ์ภาคปฏิบัติก่อน ลองค้นหาหนังสือสองสามเล่มที่นอกเหนือจากที่คุณใช้อยู่คุณอาจพบว่ามีรูปแบบการสอนที่เหมาะสมกับสไตล์การเรียนรู้ของคุณมากขึ้น

— จูลส์

ทรานซิสเตอร์สองขั้วไม่ใช่ CCCS หรือไม่

— user253751

ไม่ - เป็นความเข้าใจผิดที่พบบ่อย (น่าเสียดายที่พบได้ในตำราบางเล่ม) พูดตามร่างกาย - ตามสมการที่มีชื่อเสียงของ Shockleys, Ic ปัจจุบันถูกควบคุมโดยแรงดันไฟฟ้าฐานอีซีเอ็มเท่านั้น Vbe ยกตัวอย่างเช่น - ผู้ให้บริการที่มีประจุบวกสามรายจากรีลีสพื้นฐาน 333 ผู้ให้บริการที่เรียกเก็บเงิน (ลบ) จากตัวปล่อย (สมมติว่ามีค่าเบต้า 300)

— LvW

@Jules ข้อบังคับ 'มีพวกเราหลายสิบคน' ... มันน่ารำคาญที่เป็นคนเดียวในชั้นเรียนที่มีรูปแบบการเรียนรู้ของฉันโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อฉันถามคำถามอาจารย์ของฉันมักจะโบกมือให้ออกและพูดว่า ขอบเขตของคลาสนี้ ' การเรียนรู้ด้วยตนเอง / อินเทอร์เน็ต / stackoverflow เป็นพร ฉันไม่เคยคิดที่จะมองหาตำราเรียนอื่น ๆ ขอบคุณสำหรับเคล็ดลับ!

— Mahmud Assamaray

5

คำตอบอื่น ๆ แนะนำให้ดูที่การใช้งาน op-amps ที่แท้จริงเช่น 741 แต่จากมุมมองของการเรียนรู้วิธีการทำงานวิธีที่ดีที่สุดในการเริ่มต้นคือการใช้ระบบที่เรียบง่าย หลักของสหกรณ์แอมป์เป็นคู่หางยาว สิ่งนี้สามารถสร้างและดำเนินการหรือวิเคราะห์แยกส่วนที่เหลือของ op-amp และให้พื้นฐานพื้นฐานของสิ่งที่ op-amp คือ. เมื่อดูที่แผนผัง 741 โปรดทราบว่าคู่ทรานซิสเตอร์ (Q1, Q3) และ (Q2, Q4) จะใช้แทนทรานซิสเตอร์เดี่ยว Q1 และ Q2 ในแผนภาพวิกิพีเดีย ตัวต้านทานในวงจรวิกิพีเดียมีการชดเชยด้วยทรานซิสเตอร์เพื่อให้การทำงานของแอมพลิฟายเออร์คอร์นั้นดีที่สุด ส่วนที่เหลือของวงจร 741 นั้นได้รับการออกแบบโดยทั่วไปเพื่อปรับปรุงการตอบสนองของแอมพลิฟายเออร์นี้ (การลบออฟเซ็ตการเพิ่มอัตราการตอบสนองความถี่และอื่น ๆ ) และไม่จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องทำงานพื้นฐาน

— จูลส์
แหล่งที่มา

3

ค้นหา 'LM709 schematic' หรือ 'LM 741 schematic' สิ่งเหล่านี้เป็น opamps แรก ๆ ที่มีอยู่และมีแผนงานที่เรียบง่ายพอสมควร opamps ที่ทันสมัยนั้นใช้หลักการที่คล้ายกัน แต่โดยทั่วไปจะมีวงจรที่ซับซ้อนมากขึ้น (เนื่องจากทรานซิสเตอร์มีราคาถูกกว่ามากในขณะนี้และความต้องการประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ )

— jp314
แหล่งที่มา

1

ในเว็บไซต์ของผู้ผลิตชิปคุณอาจพบเอกสารมากมายเกี่ยวกับ IC ส่วนใหญ่รวมถึง opamps ที่คุณใช้จริงในห้องปฏิบัติการอิเล็กทรอนิกส์ของคุณ เอกสารดังกล่าวมักจะรวมถึงแผนภาพวงจร โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชิป opamp

— โรลันด์
แหล่งที่มา