Qual é o verdadeiro circuito por trás de um opamp?

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Então, estudante do primeiro ano de EE, e eu acabei de aprender sobre amplificadores operacionais. Entendo o modelo ideal, sei como analisá-los e entendo a idéia por trás deles / o circuito que nos foi mostrado que está dentro deles. Exceto que esse não é o circuito real, ele tem uma fonte dependente. Minha pergunta é: o que realmente está dentro de um amplificador operacional? Se substituíssemos a fonte dependente por fontes reais, o que veríamos? (Eu acho que isso também é mais uma pergunta sobre 'O que são fontes dependentes, realmente?'). Procurei em todos os lugares e sempre encontro a mesma resposta 'Fontes dependentes são ferramentas úteis para modelar um circuito'. Mas o que eles são realmente?

operational-amplifier circuit-analysis analog

— Mahmud Assamaray
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Mesmo en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier tem um esquema de 741.

— Dmitry Grigoryev

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Aqui está um kit de US $ 35 que você pode fazer, que acaba sendo o equivalente a um amplificador operacional 741 usando 13 transistores 2N3904 e 7 2N3906 discretos. Possui oito postes de ligação representando os oito pinos do dispositivo.

Aqui está um link para a folha de dados, que inclui o esquema do kit (mostrado abaixo) e uma lista técnica.

Compare isso com um 741 "real" da folha de dados da TI :

Eles são praticamente os mesmos, até os valores dos resistores.

Há também um "Princípios de Operação" de 11 páginas, que detalha bastante como funciona. E, finalmente, eles têm um Wiki .

— tcrosley
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Observe também que ele não será tão bom quanto um 741 em várias áreas, especialmente tensão e desvio de deslocamento. Os transistores de entrada Q1 e Q2 não são correspondidos nem acoplados termicamente, sendo importantes para os amplificadores operacionais modernos (IC).

— precisa saber é o seguinte

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@WhatRoughBeast Foi por isso que publiquei um link para a folha de dados do kit, para que ele possa comparar os parâmetros com a folha de dados da TI. Ainda assim, achei uma maneira bem legal de aprender sobre as tripas de um amplificador operacional, especialmente seguindo o circuito, conforme explicado os Princípios de Operação. Ele lida com temas como tensão offset, incluindo o uso dos pinos nulos Offset 1 e 5.

— tcrosley

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"Vamos precisar de uma tábua de pão maior."

— Chris O

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Esta é a minha resposta favorita de longe em todo o site! Agora eu tenho que encontrar um circuito.

— StainlessSteelRat

Onde posso comprar este brinquedo?

— precisa saber é o seguinte

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" Fontes dependentes são ferramentas úteis para modelar um circuito '. Mas o que são realmente? "

Em relação a "fontes dependentes": discriminamos entre quatro fontes controláveis (dependentes) diferentes:

Fonte de tensão controlada por tensão (VCVS), fonte de tensão controlada por corrente (CCVS), fonte de corrente controlada por tensão (VCCS) e fonte de corrente controlada por corrente (CCCS).

Exemplos:

Transistores (bipolar e FET): VCCS
Amplificador operacional: VCVS
Amplificador de transcondutância operacional (OTA): VCCS
Transportador de corrente (segunda geração, CCII): CCCS.

Na realidade, todas as fontes dependentes não são ideais (impedâncias finitas de entrada e saída, dependentes da frequência). Isso significa: Fontes dependentes reais podem ser modeladas usando fontes dependentes ideais em conjunto com elementos "parasitas" (resistores, capacitores)

— LvW
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Obrigado! Isso realmente faz sentido, finalmente. Eu não entendo por que nunca passar por cima dessas coisas nas minhas aulas ... iria fazer compreender o assunto muito mais fácil

— Mahmud Assamaray

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@MahmudAssamaray Você é claramente, como eu, um aprendiz teórico. Você precisa entender os princípios por trás de algo antes de realmente entender. Infelizmente, somos uma minoria e a maior parte do ensino é voltada para pessoas que aprendem os detalhes da superfície com mais facilidade e acham a teoria por trás desses detalhes muito abstrata para entender sem a experiência prática primeiro. Tente ler alguns livros didáticos que não sejam os que você está usando. Você pode encontrar um que tenha um estilo de ensino mais apropriado ao seu estilo de aprendizado.

— Jules

Os transistores bipolares também não são CCCS?

— usar o seguinte comando

Não - esse é um equívoco comum (infelizmente, encontrado em alguns livros didáticos). Falado fisicamente - de acordo com a famosa equação de Shockleys, a corrente Ic é controlada apenas pela tensão Vbe do emissor base. Como poderia, por exemplo, três transportadoras com carga positiva da base liberar 333 transportadoras com carga (negativa) do emissor (assumindo um valor beta de 300)?

— LVW

@Jules obrigatório 'existem literalmente dezenas de nós' ... É irritante ser o único na sala de aula com meu estilo de aprendizagem, especialmente quando faço uma pergunta, meus professores geralmente acenam e dizem 'isso é muito profundo para uma pergunta para o escopo desta classe '. Auto-aprendizagem / Internet / Stackoverflow são uma bênção. Eu nunca pensei em procurar outros livros, obrigado pela dica!

— Mahmud Assamaray

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Outras respostas sugeriram analisar a implementação de amplificadores operacionais reais, como um 741, mas, de uma perspectiva de aprender como eles funcionam, a melhor maneira de começar é com um sistema simplificado. O núcleo de um amplificador operacional é o par de cauda longa . Isso pode ser construído e operado ou analisado isoladamente para o resto de um op-amp, e fornece os fundamentos básicos do que um op-amp é. Observando o esquema do 741, observe que os pares de transistores (Q1, Q3) e (Q2, Q4) estão substituindo os transistores únicos Q1 e Q2 no diagrama da wikipedia. Os resistores no circuito da Wikipedia são substituídos por transistores para permitir que o comportamento desse amplificador seja otimizado. O restante do circuito do 741 é basicamente projetado para melhorar a resposta deste amplificador (remover compensações, aumentar o ganho, melhorar a resposta de frequência etc.) e não é estritamente necessário para realizar o trabalho básico.

— Jules
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Procure por 'LM709 esquemático' ou 'LM 741 esquemático'. Esses foram alguns dos primeiros opamps disponíveis e têm esquemas razoavelmente simples. Os opamps modernos são baseados em princípios semelhantes, mas geralmente têm circuitos mais complexos (porque os transistores são muito mais baratos agora e os requisitos de desempenho continuam aumentando).

— jp314
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Nos sites dos fabricantes de chips, você pode encontrar documentação extensa sobre a maioria dos CIs, incluindo os opamps que você realmente usa em seu laboratório de eletrônica. Essa documentação geralmente inclui o diagrama esquemático. Especialmente para chips opamp.

— Roland
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