Tipps zum Analysieren von Schaltkreisen mit mehreren Operationsverstärkern und BJTS

14

In einer Hausaufgabe muss ich den Vout-gegen-Vin-Graphen skizzieren, um ihn zuerst analytisch zu erhalten. Ich weiß, dass Ur und Vin beide nicht negativ sind, und die Schaltung ist hier gezeigt:

$\ln$

operational-amplifier circuit-analysis bjt

— Emir Šemšić
quelle

Wow, irgendwie schwierig. Ich würde mit op3 und op4 beginnen und den gesamten Strom als Funktion von U, Vin und Vout (und den Rs) aufsummieren. Das wird Ihnen den Strom durch Q3 und Q4 bringen. Dann würde ich die Ströme in OP1 summieren ... Hier wird es etwas trüb ... aber das gibt den Strom durch Q1. Aber Sie haben einen Ausdruck für die Ausgangsspannung von op1 ... und finden dann den Strom durch Q2. Ich freue mich auf eine umfassendere Antwort.

— George Herold

@ GeorgeHerold Danke für die Hinweise. Ich werde jetzt aber meine Frage aktualisieren.

— Emir Šemšić

Es ist wichtig zu wissen, wie die Stromversorgung der Operationsverstärker aussieht. Wenn die negative Versorgung auf Masse liegt, werden einige BJTs nicht einmal eingeschaltet. Wenn es mit symmetrischen Netzteilen betrieben wird, ist es viel komplizierter.

— Jpcgt

6

Bei der Analyse komplexer Schaltungen müssen Sie in der Lage sein, die gesamte Schaltung in bereits durchgeführte Teilschaltungen aufzuteilen. Dann müssen Sie verstehen, wie jeder Teilkreis funktioniert. Sie können dies durch Simulationen tun oder nach ähnlichen Schaltkreisen suchen. Der nächste Schritt besteht darin, nach Möglichkeit einige Gleichungen zu finden, um die Teilschaltungen zu beschreiben.

Überlagerung ist dein Freund, entferne und füge verschiedene Teile des Stromkreises hinzu oder ersetze Spannungen und Ströme. Beobachten Sie, wie die Summierschaltung ohne Q2 funktionieren würde. Fügen Sie es dann hinzu und sehen Sie, was passiert. Simulieren Sie auch die "grüne" Log-Schaltung mit einem Sinuswellen-Eingang. Führen Sie Frequenz-Sweeps oder eine AC-Analyse durch, wenn sich das Design auf den Frequenzbereich bezieht. Diese Schaltung hat eine feste Spannung, was sie schön macht, weil die Hälfte der Schaltung mit einem festen Gleichstromwert läuft, was eine Gleichungsanalyse erleichtert.

Hier sind einige Informationen, die ich zu Protokollschaltungen gefunden habe: Maxim integrierte Protokoll-IC

— Spannungsspitze
quelle

3

Beginnen Sie, indem Sie den Stromkreis so neu zeichnen, dass Sie Teilstromkreise und Rückmeldungen identifizieren können (Hinweis: Ich habe Vdd anstelle von Ur verwendet ):

Sie sehen 4 Teilkreise, alle mit nur 2 Pins. Für alle können Sie eine Iin / Vout- oder Vin / Vout- Übertragungsfunktion schreiben .

Es ist auch nützlich, bestimmte Ströme und ihre Richtungen zu identifizieren, da die Polarität einiger Spannungen angegeben ist und Sie wissen, dass an allen negativen Eingängen der Op-Apms eine virtuelle Masse vorhanden ist.

Beobachten Sie schließlich den Rückkopplungspfad, der die Spannung vom Ausgang entnimmt und einen Strom von 3 * Vout / * (2R) zurückkoppelt .

Jetzt haben Sie alle Tools, die Sie zum Erstellen Ihrer analytischen Lösung benötigen. Beachten Sie jedoch, dass die Rückkopplung unter bestimmten Umständen positiv sein kann, wodurch Ihre Stromschiene beschädigt wird.

Einige zusätzliche Tipps :

Analysieren Sie zuerst den Stromkreis ohne Rückkopplung. Dh die Zeile mit der Aufschrift "Feedback" abschneiden. Dann können Sie feststellen, ob die Rückkopplung positiv (erhöht den Eingang, wenn der Eingang zunimmt) oder negativ ist.

— jpcgt
quelle

1

Betrachten Sie zunächst OP3 Q3. Befindet sich der Operationsverstärker in seinem linearen Bereich, sind die beiden Eingangsspannungen nahezu identisch, und der nicht invertierende Eingang ist mit 0 V verbunden, sodass der Ausgang mit Ic (Q3) = Ur gespeist wird / R + Iin (Die Eingabe für den Abschnitt) und die Eingabe für den Abschnitt ist ein virtueller Erdknoten.

Ebbers Moll gibt Ihnen dann die Ausgangsspannung des Opamps (= Vbe) in Bezug auf Ic und damit in Bezug auf den Eingangsstrom.

Die gleiche Argumentation gilt für OP4 / Q4, aber hier ist der Eingangsstrom Vout / 2R.

Als nächstes betrachten wir OP1 / Q1, im linearen Bereich muss Ic (Q1) wieder gleich Ur / R sein (damit die Opamp-Eingänge gleich sind) leicht negative Spannung wie der Emitter von Q3, daher muss der Optput von OP1 negativer sein als das).

Ic (Q2) kann jetzt berechnet werden (ebbers moll wieder), da wir Q4s Vbe kennen.

— Dan Mills
quelle

Tritt nicht auch Vin / R am Kollektor von Q3 in den Knoten ein?

— Scott Seidman

Ic (q3) = Ur / R + Iin, wobei Iin eindeutig Vin / R + Vout / R ist, also Ic (Q3) = (Ur + Vin + Vout) / R, aber ich habe versucht, ein Transimpedanzmodell zu entwickeln des Abschnitts (Stromeingang, Spannungsausgang) als dieser Ausdruck ist wahrscheinlich nützlicher, um eine Lösung zu finden.

— Dan Mills