Qual è il vero circuito dietro un opamp?

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Quindi, studente del primo anno EE, e ho appena imparato a conoscere gli amplificatori operazionali. Capisco il modello ideale e so come analizzarli e comprendo l'idea che sta dietro di loro / il circuito che ci è stato mostrato che è al loro interno. Tranne che non è il circuito reale, ha una fonte dipendente. La mia domanda è: cosa c'è in realtà all'interno di un amplificatore operazionale? Se dovessimo sostituire la fonte dipendente con fonti reali, cosa vedremmo? (Immagino che questa sia anche una domanda più grande su "Cosa sono le fonti dipendenti, davvero?"). Ho cercato dappertutto e trovo sempre la stessa risposta "Le fonti dipendenti sono strumenti utili per modellare un circuito". Ma cosa sono veramente?

operational-amplifier circuit-analysis analog

— Mahmud Assamaray
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Anche en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier ha uno schema di 741.

— Dmitry Grigoryev

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Ecco un kit da $ 35 che puoi realizzare, che finisce per essere l'equivalente di un amplificatore operazionale 741 usando 13 transistor discreti 2 2N3904 e 7 2N3906. Ha otto post di rilegatura che rappresentano gli otto pin del dispositivo.

Ecco un link al foglio dati, che include lo schema per il kit (mostrato sotto) e una DBA.

Confrontalo con un "vero" 741 del foglio dati TI :

Sono praticamente uguali, anche per i valori dei resistori.

Esiste anche un "Principles of Operation" di 11 pagine che fornisce alcuni dettagli su come funziona. E infine, hanno un Wiki .

— tcrosley
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Si noti inoltre che non sarà buono come un 741 in diverse aree, in particolare la tensione di offset e la deriva. I transistor di ingresso Q1 e Q2 non sono né accoppiati né accoppiati termicamente, entrambi importanti per i moderni amplificatori operazionali (IC).

— WhatRoughBeast

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@WhatRoughBeast Ecco perché ho pubblicato un collegamento al foglio dati per il kit, in modo che possa confrontare i parametri con il foglio dati TI. Tuttavia, ho pensato che fosse un modo piuttosto interessante di conoscere l'intestino di un amplificatore operazionale, soprattutto seguendo il circuito come spiegato nei Principi di funzionamento. Gestisce argomenti come la tensione di offset, incluso l'uso dei pin 1 e 5. Offset Null

— tcrosley,

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"Avremo bisogno di una breadboard più grande."

— Chris O

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Questa è la mia risposta preferita di gran lunga dell'intero sito! Ora devo trovare un circuito.

— Acciaio inossidabile

Dove posso comprare questo giocattolo?

— hkBattousai,

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"Le fonti dipendenti sono strumenti utili per modellare un circuito '. Ma cosa sono veramente? "

Riguardo alle "fonti dipendenti": discriminiamo quattro diverse fonti controllabili (dipendenti):

Sorgente di tensione controllata in tensione (VCVS), sorgente di tensione controllata in corrente (CCVS), sorgente di corrente controllata in tensione (VCCS) e sorgente di corrente controllata in corrente (CCCS).

Esempi:

Transistor (bipolari e FET): VCCS
Amplificatore operazionale: VCVS
Amplificatore operazionale di transconduttanza (OTA): VCCS
Trasportatore di corrente (seconda generazione, CCII): CCCS.

In realtà, tutte le fonti dipendenti non sono ideali (impedenze di ingresso e uscita finite, dipendenti dalla frequenza). Ciò significa: le fonti dipendenti reali possono essere modellate utilizzando fonti dipendenti ideali in combinazione con elementi "parassiti" (resistori, condensatori)

— LVW
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Grazie! Questo in realtà ha senso, finalmente. Non capisco perché non andiamo mai oltre queste cose nelle mie lezioni ... Renderebbe sicuramente molto più semplice la comprensione dell'argomento

— Mahmud Assamaray,

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@MahmudAssamaray Sei chiaramente, come me, uno studente basato sulla teoria. Devi capire i principi alla base di qualcosa prima di poterlo veramente capire. Sfortunatamente, siamo in minoranza e la maggior parte dell'insegnamento è rivolto a persone che apprendono più facilmente i dettagli della superficie e trovano la teoria dietro quel dettaglio troppo astratta per capire senza prima l'esperienza pratica. Prova a sfogliare alcuni libri di testo diversi da quelli che stai utilizzando, potresti trovare uno che ha uno stile di insegnamento più appropriato al tuo stile di apprendimento.

— Jules,

I transistor bipolari non sono anche CCCS?

— user253751

No - questo è un malinteso comune (purtroppo, si trova anche in alcuni libri di testo). Fisicamente parlando - secondo la famosa equazione di Shockleys, l'attuale Ic è controllata solo dalla tensione dell'emettitore di base Vbe. Come potrebbero, ad esempio, tre portatori caricati positivamente dal rilascio di base 333 portatori caricati (negativi) dall'emettitore (assumendo un valore beta di 300)?

— Liv

@Jules obbligatorio 'ce ne sono letteralmente dozzine ' ... È fastidioso essere l'unico in classe con il mio stile di apprendimento, specialmente quando faccio una domanda, i miei professori di solito lo salutano e dicono 'che è troppo profondo di una domanda per l'ambito di questa classe ". L'autoapprendimento / Internet / StackOverflow sono una benedizione. In realtà non ho mai pensato di cercare altri libri di testo, grazie per il suggerimento!

— Mahmud Assamaray,

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Altre risposte hanno suggerito di considerare l'implementazione di veri e propri amplificatori operazionali come un 741, ma dal punto di vista dell'apprendimento di come funzionano, il modo migliore per iniziare è con un sistema semplificato. Il nucleo di un amplificatore operazionale è la coppia a coda lunga . Questo può essere costruito e gestito o analizzata in isolamento al resto di un op-amp, e fornisce i fondamenti di base di ciò che un op-amp è. Osservando lo schema 741, nota che le coppie di transistor (Q1, Q3) e (Q2, Q4) stanno sostituendo i singoli transistor Q1 e Q2 nel diagramma su Wikipedia. I resistori nel circuito di Wikipedia sono sostituiti con transistor per consentire l'ottimizzazione del comportamento di quell'amplificatore core. Il resto del circuito 741 è sostanzialmente progettato per migliorare la risposta di questo amplificatore (rimozione di offset, aumento del guadagno, miglioramento della risposta in frequenza, ecc.) E non è strettamente necessario per svolgere il lavoro di base.

— Jules
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Cerca 'LM709 schematic' o 'LM 741 schematic'. Quelli erano alcuni dei primi opamp disponibili e hanno schemi ragionevolmente semplici. I moderni opamp si basano su principi simili, ma generalmente hanno circuiti più complessi (perché i transistor sono molto più economici ora e i requisiti di prestazione continuano ad aumentare).

— jp314
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Sui siti Web dei produttori di chip è possibile trovare un'ampia documentazione sulla maggior parte dei circuiti integrati, inclusi gli opamp che si utilizzano effettivamente nel proprio laboratorio di elettronica. Tale documentazione include spesso il diagramma schematico. Soprattutto per i chip opamp.

— Roland
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