Componenti "standard" ...?

In classe stiamo progettando alcuni circuiti diversi e utilizza alcuni diodi e opamp. Tutto va bene sulla carta e tutto ha un senso. Questi sono sempre e solo indicati come "diodi" o "opamp".

Quindi ho fatto una simulazione su pspice. Tuttavia, a seconda del diodo o dell'amplificatore che scelgo, i risultati ottenuti sono completamente diversi. Là dove molti opamp e diodi tra cui scegliere nell'elenco dei componenti.

Fino ad ora pensavo solo che un diodo fosse un diodo o opamp fosse un opamp in quanto non ci sono mai stati dettagli specifici su di essi. Niente come un resistore o un condensatore in cui devi scegliere il componente di valore corretto per far funzionare tutto.

Quindi mi chiedevo quando la gente dicesse "usa un opamp" c'è un opamp comune / specifico standard che è quello generale usato.

Lo stesso vale per i diodi. Esiste uno standard per andare al diodo che viene utilizzato in tutte le circostanze ... se non diversamente indicato.

Dopo averci pensato..che ne pensi anche dei transistor?

Ecco i tipi a cui penso immediatamente quando qualcuno dice "diodo", "op-amp", ...

• Amplificatore operazionale: LM741 . Il primo IC op-amp "facile da usare" sul mercato.
• Diodo: 1N4001 . Diodo al silicio per uso generico con tensione di blocco fino a 50 V e corrente da 1 amp. 1N4002, 1N4003, ecc. Sono diodi simili con valori di tensione più elevati.
• Transistor: 2N2222 . Transistor a giunzione bipolare NPN. Il 2N2907 è apparentemente l'equivalente PNP.
• Regolatore di tensione (lineare): serie LM78xx , ovvero LM7805 per 5 V, LM7812 per 12 V.
• Logica digitale, cioè porte NAND e così via: serie 7400 e serie 4000 .

Queste sono parti di base estremamente comuni. Se entrassi in un negozio di hobby e chiedessi un centinaio di transistor, senza specificare nient'altro, probabilmente otterrai una borsa di 2N2222.

Questo non vuol dire che queste parti siano utili a tutto: hanno limiti di tensione, corrente, velocità, precisione e così via. Ma se devi scegliere un tipo di componente ai fini di una simulazione SPICE, questi funzioneranno bene.

Modifica: per riferimento, ecco le "parti predefinite" che ottieni in CircuitLab:

• Op-amp TL081
• Diodo 1N4148
• Diodo Zener 1N4733A
• NPN BJT 2N3904
• PNP BJT 2N3906
• MOSFET a canale N IRF530
• MOSFET a canale P. IRF9530
• JFET a canale N J310
• JFET a canale P. J271

Vedi TUP TUN DUS DUG per un elenco di transistor e diodi "universali" per piccoli segnali spesso usati in modo intercambiabile negli esempi di circuiti pubblicati ( ad es. )

Ecco un link a una scansione di una pagina originale di Elektor Magazine , che ha coniato la frase TUP TUN DUS DUG. Oggi non lo usano quasi (e alcune parti potrebbero essere diventate obsolete), ma è ancora un concetto valido ed è bello sapere da dove proviene. Se stai pianificando un progetto, oggi, pensando alle parti di seconda fonte, stai facendo essenzialmente la stessa cosa.

Quello che la gente pensa come transistor "comune" o "base" è generalmente un BJT NPN a piccolo segnale, ma il tipo esatto varia da luogo a luogo e nel tempo. Come hobbista occasionale usavo BC108 e poi BC547, ma compravo qualcosa di economico ( es. ) E sono abituato a vedere 2N3704 e a tradurlo in BC547 con i lead nell'ordine sbagliato.

Non sembra esserci un MOSFET "universale" equivalente per piccoli segnali?

In confronto, 1N4148 si trova in modo molto più uniforme negli esempi.

L'opamp 741 sembra mantenere una posizione simile anche se apparentemente non è più una buona scelta.

Quando si fa riferimento a un amplificatore operazionale generico (piuttosto che standard), a un diodo, a un transistor, ecc., Si tratta della funzione di base del dispositivo senza considerare criteri di circuito specifici come intervallo di tensione, consumo di energia, velocità di funzionamento ecc.

Per esempio. Se prendi l'amplificatore operazionale, ti aspetteresti che un dispositivo abbia due ingressi (invertente e non invertente), abbia un elevato guadagno ad anello aperto, ingressi ad alta impedenza e un'uscita a bassa impedenza. Ci si aspetterebbe anche che funzioni prevedibilmente in "circuiti standard" come amplificatore invertente / non invertente, integratore / differenziatore, comparatore ecc.

In altre parole, praticamente qualsiasi amplificatore operazionale può essere usato come ricambio in sostituzione e funziona ancora.

Per applicazioni specifiche potrebbe essere importante che l'uscita abbia un intervallo completo o che la larghezza di banda della frequenza abbia un valore elevato o che possa essere utilizzata una bassa tensione di alimentazione singola. In tal caso, è necessario specificare il tipo di dispositivo da utilizzare nel circuito.

I diodi generici sono piccoli tipi di segnale utilizzati per rilevare segnali CA o tipi di raddrizzatori - utilizzati per la conversione CA / CC dell'alimentatore. Anche qui di solito devi dichiarare il tipo al silicio o al germanio.

Diodi specifici saranno scelti per tensione, corrente, frequenza, costruzione, ecc.

Transistor generici - (NPN o PNP) sono ordinati inizialmente in base alla potenza nominale - segnale piccolo, potenza media o potenza elevata. Si supporrà che il guadagno per un tipo di segnale piccolo sarà almeno 100 e che il tipo ad alta potenza avrà un guadagno di circa 10. Un tipo tipico di segnale piccolo (NPN) potrebbe essere un 2N2222

Naturalmente per circuiti specifici è necessario considerare i valori di tensione, la gamma di frequenza ecc.

I tipi di componenti standard generali che stai cercando sono più precisamente definiti "diodo ideale" e "opamp ideale". I componenti ideali possono essere utilizzati per rappresentare componenti elettrici reali e non esistono nel mondo reale. Le equazioni analitiche e l'intuizione sono spesso notevolmente semplificate utilizzando componenti idealizzati anziché modelli più realistici. Quando si discute o si simula circuiti a un livello ideale, non dovrebbe esserci alcun dispositivo specifico o numero di modello che viene in mente. Quando le persone dicono "usa un opamp" in un ambiente teorico, di solito si riferiscono ad un opamp ideale. Questo è ciò che significa quando diciamo "opamp ideale":

Opamp ideali

Un opamp ideale è generalmente considerato avere le seguenti proprietà:

• Guadagno ad anello aperto infinito
• Gamma di tensione infinita disponibile all'uscita
• Larghezza di banda infinita con spostamento di fase zero e velocità di variazione infinita
• Impedenza di ingresso infinita e quindi corrente di ingresso zero e tensione di offset zero ingresso
• Impedenza di uscita zero
• Zero rumore
• Rapporto di reiezione di modo comune infinito (CMRR)
• Rapporto di reiezione dell'alimentazione infinita.

Questi ideali possono essere riassunti dalle due "regole d'oro":

1. L'uscita tenta di fare tutto il necessario per rendere zero la differenza di tensione tra gli ingressi.
2. Gli ingressi non assorbono corrente.

La prima regola si applica solo nel solito caso in cui l'amplificatore operazionale viene utilizzato in un design ad anello chiuso (feedback negativo, in cui esiste un percorso del segnale di un qualche tipo che ritorna dall'uscita all'input di inversione). Queste regole sono comunemente usate come buona prima approssimazione per l'analisi o la progettazione di circuiti op-amp.

Nessuno di questi ideali può essere realizzato perfettamente. Un vero op-amp può essere modellato con parametri non infiniti o diversi da zero usando resistori e condensatori equivalenti nel modello op-amp. Il progettista può quindi includere questi effetti nelle prestazioni complessive del circuito finale. Alcuni parametri potrebbero avere un effetto trascurabile sul progetto finale, mentre altri rappresentano limiti effettivi delle prestazioni finali che devono essere valutati.

Questo diagramma mostra un circuito equivalente di un amplificatore operazionale che modella alcuni parametri resistivi non ideali. Dalle proprietà ideali di opamp sopra, un opamp ideale avrebbe:

• $R_{in} = \infty$
• $R_{out} = 0$

Se stai usando uno strumento come PSPICE, di solito esiste un modello opamp ideale (forse OPAMP). Altrimenti, è abbastanza semplice costruirne uno usando componenti idealizzati. Non dimenticare che i veri amplificatori operazionali differiscono dal modello ideale per vari aspetti.

Tieni presente la distinzione tra modelli circuitali ideali e modelli realistici. Tutti i componenti elettronici di base hanno alcuni modelli ideali che possono essere utilizzati per semplicità. Se il componente ha un numero di modello, modella un componente reale anziché un componente ideale. Solitamente gli strumenti di progettazione definiscono i modelli ideali con il nome generico, ad es. "RESISTOR", "CAPACITOR", "OPAMP", ecc.

Fonte: diagramma e testo esplicativo da Wikipedia.

Non esiste un amplificatore operazionale, diodo o transistor "standard".

Vi sono tuttavia dispositivi "comuni". Ad esempio: la configurazione dell'amplificatore operazionale 741 è di tipo "classico".

Ad ogni modo, è perfettamente corretto che i risultati differiscano per i diversi componenti. Il tasso di differenza dipende dalla configurazione del circuito che stai implementando. Ad esempio: il guadagno ad anello aperto di un amplificatore operazionale diventa insignificante quando lo si impiega in anello chiuso con feedback negativo.

Mi ricordo frustrato quando ho scoperto che l'elettronica analogica non obbedisce ai modelli semplificati e alle equazioni sviluppate nelle classi universitarie e universitarie. Poni domande specifiche su questo forum e la community ti aiuterà a superare le difficoltà reali.

Quando la gente dice "usa un amplificatore operazionale" c'è un'affermazione nascosta che presume che l'applicazione non dispiacerà se il vero amplificatore operazionale non ha: -

• Guadagno e velocità di risposta infiniti
• Nessun input di sfasamento sfasato in uscita
• Tensione di offset zero input
• Distorsione di ingresso zero e correnti di offset
• Impedenza di ingresso infinita
• Rifiuto perfetto della modalità comune
• Perfetto rifiuto dell'alimentazione
• Nessuna generazione di rumore in corrente e tensione
• Impedenza di uscita zero
• La capacità di pilotare tensioni su entrambe le guide di alimentazione dall'uscita
• La capacità di immettere tensioni su entrambe le guide di alimentazione

Probabilmente ce ne sono molte altre che ho dimenticato.

Molte applicazioni di amplificatori operazionali non si preoccupano di queste cose, ma ci sono anche molte configurazioni di amplificatori operazionali che richiedono rumore piuttosto basso o guadagno e velocità di variazione piuttosto alti ecc. Devi quindi fare la lunga traversata di guardare le schede tecniche per trovare quello che ti serve. Naturalmente i simulatori aiutano ed è qui che hai scoperto variazioni che significano che un'applicazione funzionerà con l'amplificatore operazionale A ma non con l'amplificatore operazionale B.

Per gli op-amp non mi importa di pagare un po 'di più - per impostazione predefinita ho sempre un quad OP4177 - probabilmente il miglior quad op-amp disponibile per velocità medio-basse. Se desidero funzionalità rail-to-rail, velocità media e alimentazione a bassa tensione, scendo sull'AD8606 .

Per i diodi, la tensione nominale, la corrente nominale e i tempi di recupero inverso sono in genere le prime cose che cerco, ma in alcune applicazioni sceglierò schottky a causa della loro bassa caduta di tensione diretta.

BJT e FET sono gli stessi degli amplificatori operazionali - ci sono molti parametri ma il mio piccolo segnale predefinito BJT è il BC547 e per le alte frequenze è il BFR92.