Was genau hindert OpAmps daran, VCC / GND zu erreichen?

Also habe ich über OpAmps gelesen und auch ein bisschen mit Ltspice simuliert. Ich habe einen einfachen Integrator mit einem LM324 OpAmp erstellt, der sich der positiven Schiene nähert, aber nicht wirklich genau ist.

Was führt dazu, dass OpAmps keine exakten positiven Schienenwerte erreichen? Ist es die Schaltung im OpAmp, die sie einschränkt?

operational-amplifier

— Karl S.
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Kein Schaltplan?

— Mitu Raj

Es gibt Opamps auf CMOS-Technologie, die einen "Rail-to-Rail" -Ausgang haben (und normalerweise auch Eingänge), die fast die Versorgungsschienen erreichen. Wenn Sie die Ausgabe nicht zu stark laden, ist dies der Fall.

— Bimpelrekkie

CMOS-Operationsverstärker mit stark vorwärtsgetriebenen Gattern können Rout << 1 Ohm haben. Mit einer 1Kohm-Last kann Ihr Vout nur 0,1% von den Schienen entfernt sein. Beispielsweise beträgt im 0,6u-Prozess der Rout der FETs 1 / (K * W / L * Ve); Bei 100 uA / Volt ^ 2 * 1.000 / 1 * 5 Volt beträgt der Rout 1 / 0,5 Ampere / Volt oder 2 Ohm. Angenommen, Ihr Nch-FET besteht aus 1.000 / 1 oder 10 Streifen von 100/1.

— Analogsystemsrf

Abbildung 1. Die interne Schaltung des Operationsverstärkers LM324.

Beachten Sie, dass das Darlington-Transistorpaar Q5 und Q6 eingeschaltet werden muss, wenn der Ausgang hoch angesteuert wird. Da die Basis-Emitter-Übergänge von Q5 und Q6 jeweils um etwa 0,7 V abfallen, liegt es nahe, dass das meiste, was wir von dieser Schaltung erwarten können, V + - 1,4 V ist. Da der Basisstrom von Q5 von der 100-µA-Stromquelle stammt, müssen wir Berücksichtigen Sie auch den Spannungsabfall.

Beim Schwingen des negativen Q13 wird ein Pfad zur Erde bereitgestellt. Da die Basis bis zum Einschalten von Q12 nach unten gezogen werden muss, haben wir eine ähnliche, wenn auch leicht verbesserte Version des Problems.

Sie sollten in der Lage sein, jeden Fall für den oberen und unteren Antriebskreis zu simulieren und zu sehen, wie hoch die minimale und maximale Ausgangsspannung jeweils ist. Vergleichen Sie diese dann mit dem Datenblatt.

Beachten Sie, dass sich der Spannungsbereich mit zunehmender Last Iout (mA) verschlechtert.

— Transistor
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Es ist aber auch erwähnenswert, dass Sie viel besser abschneiden könnten , wenn Sie die Ausgangsstufe durch eine einzelne PNP-Stufe (kein Darlington) ersetzen würden . Die Tatsache, dass dies im Allgemeinen nicht erfolgt, sagt viel über die Einschränkungen von Transistoren aus.

— WhatRoughBeast

Aus diesem Grund haben einige Operationsverstärker-Designs einen Pull-up-Widerstand am Ausgang, der an Vcc gebunden ist. Dies ergibt eine bessere Ausschaltspannung für p-Kanal-Mosfets oder pnp-Transistoren.

— Sparky256

Kein Problem. Der Bereich des maximalen Schwungs {Vpp / Io} ist aufgrund der DC-Emitter-Stromsenke ziemlich nichtlinear und hat den niedrigsten ESR über Vo> 2 VDC (über V). Dies verursacht auch den Vo (sat), der viel mehr als ein einfacher gemeinsamer Emitter ist ( CE) Vce (sat). Da CEs Strompumpen sind, die sich bei Sättigung in Schalter verwandeln, verwenden sie für niedrige ESR-Leistung mindestens 2-stufige Common Collectors.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75