运算放大器背后的真正电路是什么?


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因此,第一年的EE学生,我刚刚了解了运算放大器。我了解理想的模型,知道如何分析它们,并了解它们背​​后的想法/展示在它们内部的电路。除了不是真正的电路之外,它具有相关的来源。我的问题是,运算放大器内部实际上是什么?如果我们用真实资源替换依赖资源,我们会看到什么?(我想这更多是关于“什么是依赖来源,真的吗?”的问题)。我到处搜索,并且总是找到相同的答案“依赖源是建模电路的有用工具”。但是他们到底是什么?


Answers:


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这是您可以制作的$ 35套件,最终等同于使用分立的13 2N3904和7 2N3906晶体管的741运算放大器。它有八个接线柱,分别代表设备的八个引脚。

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这是数据表的链接,其中包括套件的原理图(如下所示)和BOM。

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将其与TI数据表中的“实际” 741进行比较:

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它们实际上是相同的,甚至低至电阻值。

还有11页的“操作原理”,其中详细介绍了其工作原理。最后,他们有一个Wiki


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还要注意的是,它在几个方面都不如741更好,尤​​其是失调电压和漂移。输入晶体管Q1和Q2既不匹配也不热耦合,这两者对于现代(IC)运算放大器都很重要。
WhatRoughBeast '16

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@WhatRoughBeast这就是为什么我在工具包的数据表中发布了一个链接,因此他可以将参数与TI数据表进行比较。我仍然认为,这是学习运放胆量的一种很酷的方法,尤其是按照说明工作原理的电路进行学习。它处理诸如偏置电压之类的主题,包括使用偏置零引脚1和
5。– tcrosley

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“我们将需要更大的面包板。”
克里斯·奥

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到目前为止,这是我最喜欢的答案!现在,我必须找到一个电路。
StainlessSteelRat

我在哪里可以买到这个玩具?
hkBattousai 2016年

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依赖源是对电路建模的有用工具。”但是,它们实际上是什么呢?

关于“依赖源”:我们区分了四个不同的可控(依赖)源:

电压控制电压源(VCVS),电流控制电压源(CCVS),电压控制电流源(VCCS)和电流控制电流源(CCCS)。

例子:

  • 晶体管(双极和FET):VCCS

  • 运算放大器:VCVS

  • 运算跨导放大器(OTA):VCCS

  • 当前传送带(第二代,CCII):CCCS。

实际上,所有相关源都是非理想的(有限的输入和输出阻抗,取决于频率)。这意味着:可以使用理想的依赖源与“寄生”元件(电阻,电容器)一起对真实的依赖源进行建模。


谢谢!最后,这实际上是有道理的。我不明白为什么我们在课堂上从来没有
讲过

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@MahmudAssamaray和我一样,你显然是一位理论学习者。您必须先了解某物背后的原理,然后才能真正理解它。不幸的是,我们很少,大多数教学都是针对那些更容易学习表面细节并发现该细节背后的理论过于抽象而无法在没有实践经验的情况下理解的人们。尝试浏览一些您正在使用的教科书以外的教科书,您可能会发现教科书的教学风格更适合您的学习风格。
2013年

双极晶体管不是CCCS吗?
user253751 '16

不,这是一个常见的误解(不幸的是,即使在某些教科书中也可以找到)。物理上讲-根据Shockleys著名的方程式,电流Ic仅受基极-发射极电压Vbe的控制。例如,来自基极的三个带正电的载流子如何从发射器释放333个带负电的载流子(假设β值为300)?
LvW

@Jules强制性“字面上有数十我们的” ......这很烦人,是在同类产品中唯一一个与我的学习方式,特别是当我问一个问题,我的教授通常波其关闭,并说“这就是太深了一个问题的此类的范围”。自我学习/互联网/堆栈溢出是一种祝福。我从来没有想过要寻找其他教科书,谢谢你的提示!
Mahmud Assamaray

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其他答案也建议着眼于像741那样的真实运算放大器的实现,但是从学习它们如何工作的角度来看,最好的启动方法是使用简化的系统。运算放大器的核心是长尾对。它可以与运算放大器的其余部分隔离地进行构建,操作或分析,并提供了运算放大器的基本原理。。查看741示意图,请注意,在维基百科上的图中,晶体管对(Q1,Q3)和(Q2,Q4)代替了单个晶体管Q1和Q2。维基百科电路中的电阻器被替换为晶体管,以使该核心放大器的性能得到优化。741电路的其余部分基本上是为改善该放大器的响应(消除失调,增加增益,改善频率响应等)而设计的,而并非严格执行基本工作。


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搜索“ LM709原理图”或“ LM 741原理图”。这些是第一个可用的运算放大器,并具有相当简单的原理图。现代运算放大器基于相似的原理,但电路通常更复杂(因为晶体管现在更便宜,并且性能要求不断提高)。


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在芯片制造商的网站上,您可以找到有关大多数IC的大量文档,包括您在电子实验室中实际使用的运算放大器。此类文档通常包含示意图。特别是对于运算放大器芯片。

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