„Standard“ -Komponenten…?

In der Klasse entwerfen wir ein paar verschiedene Schaltungen und es werden einige Dioden und Operationsverstärker verwendet. Auf dem Papier ist alles in Ordnung und alles macht Sinn. Diese werden immer nur als "Diode" oder "Opamp" bezeichnet.

Also habe ich eine Simulation auf pspice gemacht. Abhängig davon, welche Diode oder welchen Operationsverstärker ich auswähle, waren die Ergebnisse jedoch völlig unterschiedlich. Dort stehen in der Komponentenliste viele Opamps und Dioden zur Auswahl.

Bis jetzt dachte ich nur, eine Diode ist eine Diode oder ein Opamp ist ein Opamp, da es nie mehr Einzelheiten über sie gab. Nichts wie ein Widerstand oder Kondensator, bei dem Sie die richtige Wertkomponente auswählen müssen, damit alles funktioniert.

Also habe ich mich gefragt, wann die Leute sagen, "benutze einen Opamp" gibt es einen gemeinsamen / spezifischen Standard-Opamp, der der allgemein verwendete ist.

Gleiches gilt für die Dioden. Gibt es eine Standard-Diode, die unter allen Umständen verwendet wird .. sofern nicht anders angegeben.

Nachdem ich darüber nachgedacht habe, was ist mit Transistoren?

Hier sind die Typen, an die ich sofort denke, wenn jemand "Diode", "Operationsverstärker" sagt, ...

• Operationsverstärker: LM741 . Der erste "einfach zu bedienende" Operationsverstärker-IC auf dem Markt.
• Diode: 1N4001 . Allzweck-Siliziumdiode mit einer Sperrspannung von bis zu 50 V und einem Strom von 1 A. Die 1N4002, 1N4003 usw. sind ähnliche Dioden mit höheren Spannungswerten.
• Transistor: 2N2222 . NPN-Bipolartransistor. Der 2N2907 ist offenbar das PNP-Äquivalent.
• (Linear) Spannungsregler: Serie LM78xx , dh LM7805 für 5 V, LM7812 für 12 V.
• Digitale Logik, dh NAND-Gatter usw .: 7400-Serie und 4000-Serie .

Dies sind äußerst häufige Grundbestandteile. Wenn Sie in ein Hobbygeschäft gingen und nach hundert Transistoren fragten, ohne etwas anderes anzugeben, bekamen Sie wahrscheinlich eine Tüte mit 2N2222.

Das soll nicht heißen, dass diese Teile für alles nützlich sind - sie unterliegen Einschränkungen in Bezug auf Spannung, Stromstärke, Geschwindigkeit, Genauigkeit usw. Wenn Sie jedoch für eine SPICE-Simulation einen Komponententyp auswählen müssen, funktionieren diese einwandfrei.

Bearbeiten: Als Referenz finden Sie hier die "Standardteile", die Sie in CircuitLab erhalten:

• Operationsverstärker TL081
• Diode 1N4148
• Zenerdiode 1N4733A
• NPN BJT 2N3904
• PNP BJT 2N3906
• N-Kanal-MOSFET IRF530
• P-Kanal-MOSFET IRF9530
• N-Kanal-JFET J310
• P-Kanal-JFET J271

In TUP TUN DUS DUG finden Sie eine Liste von "universellen" Kleinsignal-Transistoren und -Dioden, die in veröffentlichten Beispielschaltungen häufig synonym verwendet werden ( z. B. ).

Hier ist ein Link zu einem Scan einer Originalseite des Elektor-Magazins , das den Satz TUP TUN DUS DUG geprägt hat. Sie verwenden es heute kaum noch (und einige Teile sind möglicherweise veraltet), aber es ist immer noch ein gültiges Konzept und es ist gut zu wissen, woher es stammt. Wenn Sie heute ein Design planen und dabei Teile aus der zweiten Quelle berücksichtigen, tun Sie im Wesentlichen dasselbe.

Was die Leute als "gemeinsamen" oder "grundlegenden" Transistor ansehen, ist im Allgemeinen ein NPN-Kleinsignal-BJT, aber der genaue Typ variiert von Ort zu Ort und im Laufe der Zeit. Als gelegentlicher Bastler habe ich BC108 verwendet, dann BC547, aber ich habe alles billig gekauft ( z. B. ), und ich bin es gewohnt, 2N3704 zu sehen und das in BC547 mit den Ableitungen in der falschen Reihenfolge zu übersetzen.

Es scheint keinen äquivalenten "universellen" Kleinsignal-MOSFET zu geben?

Im Vergleich dazu ist der 1N4148 in Beispielen viel einheitlicher zu finden.

Der 741 opamp scheint eine ähnliche Position einzunehmen, obwohl es anscheinend normalerweise keine gute Wahl mehr ist.

Wenn von einem generischen Operationsverstärker, einer Diode, einem Transistor usw. die Rede ist, handelt es sich um die Grundfunktion des Geräts, ohne bestimmte Schaltungskriterien wie Spannungsbereich, Stromverbrauch, Betriebsgeschwindigkeit usw. zu berücksichtigen.

Beispielsweise. Wenn Sie den "Operationsverstärker" verwenden, erwarten Sie, dass ein Gerät zwei Eingänge (invertierend und nicht invertierend), eine hohe Verstärkung im offenen Regelkreis, hochohmige Eingänge und einen niederohmigen Ausgang hat. Sie würden auch erwarten, dass es in "Standardschaltungen" wie invertierenden / nichtinvertierenden Verstärkern, Integratoren / Differenzierern, Komparatoren usw. vorhersehbar funktioniert.

Mit anderen Worten, praktisch jeder Operationsverstärker kann als Plug-in-Ersatz verwendet werden und funktioniert trotzdem.

Für bestimmte Anwendungen kann es wichtig sein, dass der Ausgang den vollen Bereich aufweist oder die Frequenzbandbreite einen hohen Wert aufweist oder dass eine niedrige einzelne Versorgungsspannung verwendet werden kann. In diesem Fall würden Sie den Gerätetyp angeben, der in der Schaltung verwendet werden soll.

Generische Dioden sind entweder Kleinsignaltypen, die zur Erkennung von Wechselstromsignalen verwendet werden, oder Gleichrichtertypen, die zur AC / DC-Wandlung der Stromversorgung verwendet werden. Auch hier muss man meist Silicon oder Germanium Type angeben.

Spezifische Dioden werden nach Spannung, Stromstärke, Frequenz, Aufbau usw. ausgewählt.

Generische Transistoren (NPN oder PNP) werden zunächst nach Nennleistung sortiert - Kleinsignal, mittlere Leistung oder hohe Leistung. Es wird angenommen, dass die Verstärkung für einen Kleinsignaltyp mindestens 100 beträgt und der Hochleistungstyp eine Verstärkung von etwa 10 aufweist. Ein typischer Kleinsignaltyp (NPN) könnte ein 2N2222 sein

Natürlich müssen Sie für bestimmte Schaltkreise die Nennspannung, den Frequenzbereich usw. berücksichtigen.

Die allgemeinen Standardbauteile, nach denen Sie suchen, werden genauer als "ideale Diode" und "idealer Operationsverstärker" bezeichnet. Ideale Komponenten können verwendet werden, um reale elektrische Komponenten darzustellen, und existieren in der realen Welt nicht. Analytische Gleichungen und Intuition werden häufig durch die Verwendung idealisierter Komponenten anstelle realistischerer Modelle erheblich vereinfacht. Wenn Sie Schaltkreise auf einer idealen Ebene diskutieren oder simulieren, sollte Ihnen keine bestimmte Geräte- oder Modellnummer in den Sinn kommen. Wenn Leute in einem theoretischen Umfeld sagen, "benutze einen Opamp", beziehen sie sich normalerweise auf einen idealen Opamp. Das bedeutet es, wenn wir "ideal opamp" sagen:

Ideale Opamps

Ein idealer Opamp hat normalerweise die folgenden Eigenschaften:

• Unbegrenzte Verstärkung im offenen Regelkreis
• Am Ausgang steht ein unendlicher Spannungsbereich zur Verfügung
• Unendliche Bandbreite mit Null-Phasenverschiebung und unendlicher Anstiegsrate
• Unendliche Eingangsimpedanz und damit Null Eingangsstrom und Null Eingangsoffsetspannung
• Null Ausgangsimpedanz
• Kein Lärm
• Unendliche Gleichtaktunterdrückungsrate (CMRR)
• Unbegrenzte Stromversorgungs-Ablehnungsrate.

Diese Ideale können durch die beiden "goldenen Regeln" zusammengefasst werden:

1. Der Ausgang versucht, alles Notwendige zu tun, um die Spannungsdifferenz zwischen den Eingängen auf Null zu setzen.
2. Die Eingänge ziehen keinen Strom.

Die erste Regel gilt nur im Normalfall, wenn der Operationsverstärker in einem geschlossenen Regelkreis verwendet wird (Gegenkopplung, wenn ein Signalpfad vorhanden ist, der vom Ausgang zum invertierenden Eingang zurückgeführt wird). Diese Regeln werden üblicherweise als erste Annäherung zum Analysieren oder Entwerfen von Operationsverstärkerschaltungen verwendet.

Keines dieser Ideale kann perfekt verwirklicht werden. Ein echter Operationsverstärker kann mit nicht unendlichen oder nicht Null-Parametern unter Verwendung äquivalenter Widerstände und Kondensatoren im Operationsverstärkermodell modelliert werden. Der Designer kann diese Effekte dann in die Gesamtleistung der endgültigen Schaltung einbeziehen. Einige Parameter haben möglicherweise vernachlässigbare Auswirkungen auf das endgültige Design, während andere tatsächliche Einschränkungen der endgültigen Leistung darstellen, die bewertet werden müssen.

Dieses Diagramm zeigt eine Ersatzschaltung eines Operationsverstärkers, der einige nicht ideale Widerstandsparameter modelliert. Unter den oben genannten idealen opamp-Eigenschaften hätte ein idealer opamp:

• $R_{in} = \infty$
• $R_{out} = 0$

Wenn Sie ein Tool wie PSPICE verwenden, gibt es normalerweise ein ideales Opamp-Modell (möglicherweise OPAMP). Wenn nicht, ist es ganz einfach, eine mit idealisierten Komponenten zu bauen. Vergessen Sie nicht, dass echte Operationsverstärker sich in verschiedenen Aspekten vom idealen Modell unterscheiden.

Beachten Sie die Unterscheidung zwischen idealen Schaltungsmodellen und realistischen Schaltungsmodellen. Alle grundlegenden elektronischen Komponenten haben ein ideales Modell, das der Einfachheit halber verwendet werden kann. Wenn die Komponente eine Modellnummer hat, modelliert sie eher eine reale Komponente als eine ideale Komponente. Üblicherweise benennen Entwurfswerkzeuge ideale Modelle mit dem generischen Namen, z. B. "RESISTOR", "CAPACITOR", "OPAMP" usw.

Quelle: Grafik und Erläuterungstext aus Wikipedia.

Es gibt keinen "normalen" Operationsverstärker, keine Diode oder keinen Transistor.

Es gibt jedoch "gemeinsame" Geräte. Zum Beispiel: Die 741-Operationsverstärkerkonfiguration ist eine Art "Klassiker".

Wie auch immer, es ist völlig in Ordnung, dass Ihre Ergebnisse für verschiedene Komponenten unterschiedlich sind. Die Differenzrate hängt von der Konfiguration der Schaltung ab, die Sie implementieren. Beispiel: Die Open-Loop-Verstärkung eines Operationsverstärkers wird unwesentlich, wenn Sie ihn in einem geschlossenen Regelkreis mit negativer Rückkopplung einsetzen.

Ich erinnere mich, dass ich frustriert war, als ich entdeckte, dass die analoge Elektronik den vereinfachten Modellen und Gleichungen, die in Grund- und Grundschulklassen entwickelt wurden, nicht entspricht. Stellen Sie in diesem Forum spezifische Fragen, und die Community hilft Ihnen dabei, echte Schwierigkeiten zu überwinden.

Wenn die Leute sagen "benutze einen Operationsverstärker", gibt es eine versteckte Aussage, die davon ausgeht, dass die Anwendung nichts dagegen hat, wenn der echte Operationsverstärker keine hat:

• Unendliche Verstärkung und Anstiegsrate
• Keine störende Phasenverschiebung zwischen Eingang und Ausgang
• Offset-Eingangsspannung Null
• Null-Eingangsvorspannung und Offset-Ströme
• Unendliche Eingangsimpedanz
• Perfekte Gleichtaktunterdrückung
• Perfekte Ablehnung der Stromversorgung
• Keine Erzeugung von Strom- und Spannungsrauschen
• Null Ausgangsimpedanz
• Die Möglichkeit, Spannungen vom Ausgang an beide Versorgungsschienen anzusteuern
• Die Möglichkeit, Spannungen in eine der Versorgungsschienen einzugeben

Es gibt wahrscheinlich noch viel mehr, was ich vergessen habe.

Viele Op-Amp-Anwendungen haben nichts dagegen, aber es gibt auch viele Op-Amp-Konfigurationen, die ein ziemlich geringes Rauschen oder eine ziemlich hohe Verstärkung und Anstiegsrate usw. erfordern was du brauchst. Natürlich helfen Simulatoren und hier haben Sie Variationen entdeckt, die bedeuten, dass eine Anwendung mit Operationsverstärker A, aber nicht mit Operationsverstärker B funktioniert.

Für Operationsverstärker ist es mir egal, dass ich ein bisschen mehr bezahle - ich greife immer auf einen OP4177 Quad zurück - wahrscheinlich den besten verfügbaren Quad-Operationsverstärker für niedrige bis niedrige bis mittlere Geschwindigkeiten. Wenn ich Rail-to-Rail-Funktionen, mittlere Geschwindigkeit und eine Niederspannungsversorgung möchte, schalte ich den AD8606 aus .

Für Dioden sind in der Regel die Nennspannung, die Nennstromstärke und die Reverse-Recovery-Zeiten das erste, wonach ich suche. In einigen Anwendungen wähle ich Schottky wegen des geringen Spannungsabfalls in Durchlassrichtung.

BJTs und FETs sind die gleichen wie Operationsverstärker - es gibt viele Parameter, aber mein Standard-Kleinsignal-BJT ist der BC547 und für hohe Frequenzen der BFR92.