Dicas para analisar circuitos com vários amplificadores operacionais e bjts

Em um exercício de lição de casa, preciso esboçar o gráfico Vout-vs-Vin, obtendo-o primeiro analiticamente. Eu sei que Ur e Vin são ambos não-negativos, e o circuito é mostrado aqui:

Parece que há muita simetria no circuito, e que esse circuito aparentemente complicado pode ser dividido em alguns menores. Todos os quatro estágios do op-amp se assemelham ao amplificador logarítmico clássico, no entanto, acho que podemos, de alguma forma, ignorar a função nesta análise. UPDATE : Aqui está um gráfico de varredura Lt-spice dc que fiz para R = 0,5k e Ur = 5V. Parece que o Q3 foi inicialmente saturado e depois disparou. $\ln$

Ao analisar circuitos complexos, você precisa poder dividir o circuito geral em subcircuitos que você já fez. Então você precisa entender como cada subcircuito funciona. Você pode fazer isso por simulação ou fazer alguma pesquisa e encontrar circuitos semelhantes. O próximo passo é encontrar algumas equações, se possível, para descrever os sub-circuitos.

A superposição é sua amiga, remova e adicione diferentes partes do circuito ou substitua tensões e correntes. Observe como o circuito somador funcionaria sem o Q2. Em seguida, adicione-o e veja o que acontece. Simule também o circuito de log "verde" com uma entrada de onda sin. Execute varreduras de frequência ou uma análise de CA, se o design estiver relacionado ao domínio da frequência. Este circuito tem uma tensão fixa, o que o torna agradável porque metade do circuito está funcionando com um valor fixo de CC, o que facilita a análise de equações.

Aqui estão algumas informações que eu encontrei sobre os circuitos de registro: Maxim Log Log integrado

Comece redesenhando o circuito de forma que você possa identificar sub-circuitos e feedback (Nota: usei Vdd em vez de Ur ):

Você pode ver 4 sub-circuitos, todos com apenas 2 pinos. Para todos eles, você pode escrever uma função de transferência Iin / Vout ou Vin / Vout .

Também é útil identificar certas correntes e suas direções, dado que a polaridade de algumas tensões é dada e que você sabe que existe um terra virtual em todas as entradas negativas para os Op-Apms.

Por fim, observe o caminho de realimentação, que retira a tensão da saída e alimenta uma corrente de 3 * Vout / * (2R) .

Agora você tem todas as ferramentas necessárias para criar sua solução analítica. Cuidado, porém, que o feedback pode ser positivo sob certas condições, o que tornará o seu circuito de trilho.

Algumas dicas extras :

Analise o circuito sem feedback primeiro. Ou seja, cortar a linha que diz feedback. Depois, você poderá saber se o feedback é positivo (aumenta a entrada quando a entrada aumenta) ou negativo.

Considere o OP3 Q3 para começar: agora, se o opamp estiver em sua região linear, as duas tensões de entrada estarão próximas o suficiente e a entrada não inversora será vinculada a 0V, portanto a saída será desviada de modo que Ic (Q3) = Ur / R + Iin (a entrada para a seção) e a entrada para a seção é um nó terra virtual.

O moll de Ebbers fornecerá a tensão de saída do opamp (= Vbe) em termos de Ic e, portanto, em termos de corrente de entrada.

O mesmo tipo de raciocínio se aplica ao OP4 / Q4, mas aqui a corrente de entrada é Vout / 2R.

Em seguida, considere OP1 / Q1, na região linear novamente Ic (Q1) deve ser igual a Ur / R (para que as entradas do opamp sejam iguais). Portanto, o ebbers moll fornecerá o Vbe necessário, observe que a base agora está inclinada para a mesma ( tensão um pouco negativa como o emissor de Q3, então a optput de OP1 deve ser mais negativa que isso).

Ic (Q2) agora pode ser calculado (ebbers moll novamente) como sabemos Q4s Vbe.