Cosa impedisce esattamente a OpAmps di raggiungere VCC / GND?

Quindi ho letto di OpAmps e ho anche simulato un po 'con Ltspice. Ho realizzato un semplice integratore con un LM324 OpAmp e si sta avvicinando alla guida positiva ma non è proprio esatto.

Cosa sta causando agli OpAmps che non raggiungono esattamente i valori positivi della rotaia? È il circuito all'interno dell'OpAmp che lo limita?

operational-amplifier

— Karl S.
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Nessuno schema ??

— Mitu Raj,

Ci sono opamp basati sulla tecnologia CMOS che hanno un'uscita "rail-to-rail" (e di solito anche input) che raggiungono quasi i binari di alimentazione. Se non stai caricando troppo l'output.

— Bimpelrekkie,

Gli opamp CMOS, con cancelli fortemente guidati in avanti, possono avere Rout << 1 ohm. Un carico da 1Kohm consente al tuo Vout di essere solo allo 0,1% dalle guide. Ad esempio, nel processo 0.6u, la rotta di FET è 1 / (K * W / L * Ve); con 100uA / volt ^ 2 * 1.000 / 1 * 5 volt, il percorso è 1 / 0,5 amp / volt o 2 ohm. Supponendo che il FET Nch sia 1.000 / 1 o 10 strisce da 100/1.

— analogsystemsrf

Figura 1. Il circuito interno dell'amplificatore operazionale LM324.

Notare che quando l'uscita viene portata in alto che la coppia di transistor Darlington, Q5 e Q6 devono accendersi. Poiché le giunzioni dell'emettitore di base di Q5 e Q6 cadono di circa 0,7 V quando acceso, è logico che il massimo che ci possiamo aspettare da questo circuito sia V + - 1,4 V. Poiché la corrente di base di Q5 proviene dalla sorgente di corrente di 100 µA, dobbiamo consentire anche la caduta di tensione.

Quando oscilla il Q13 negativo fornisce un percorso verso terra. Dal momento che la sua base deve essere abbassata dal Q12 per accendersi, abbiamo una versione simile, sebbene leggermente migliorata, del problema.

Dovresti essere in grado di simulare ciascuno dei casi per i circuiti di azionamento superiore e inferiore e vedere quali sono le tensioni di uscita minima e massima in ciascun caso. Quindi confrontarli con il foglio dati.

Si noti che l'intervallo di tensione diminuirà con l'aumentare del carico Iout (mA).

— Transistor
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Ma vale anche la pena notare che se si sostituisse lo stadio di uscita con un singolo stadio PNP (no Darlington), si potrebbe fare molto meglio. Il fatto che ciò non avvenga generalmente dice molto sui limiti dei transistor.

— WhatRoughBeast il

Ecco perché alcuni progetti di amplificatori operazionali hanno una resistenza pull-up sull'uscita legata a Vcc. Ciò fornisce una migliore tensione "off" per mosfet a canale p o transistor pnp.

— Sparky256,

Nessun problema. L'intervallo dell'oscillazione massima {Vpp / Io} è piuttosto non lineare a causa del sink di corrente dell'emettitore DC e ha un ESR più basso sopra Vo> 2Vdc (sopra Vee.) Che causa anche il Vo (sat) che è molto più di un semplice emettitore comune ( CE) Vce (sat). Poiché le CE sono attuali pompe che si trasformano in interruttori quando sono sature, per una bassa uscita ESR usano collettori comuni a 2 stadi.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75,