Tip untuk menganalisis rangkaian dengan beberapa op-amp dan bjts

14

Dalam latihan pekerjaan rumah saya perlu membuat sketsa grafik Vout-vs-Vin, setelah terlebih dahulu diperoleh secara analitis. Saya tahu bahwa Ur dan Vin sama-sama tidak negatif, dan sirkuit ditampilkan di sini:

Sepertinya ada banyak simetri di sirkuit, dan bahwa sirkuit yang tampaknya rumit ini dapat dipecah menjadi beberapa yang lebih kecil. Keempat tahap op-amp menyerupai penguat logaritmik klasik, namun saya merasa bahwa kita entah bagaimana dapat mem-bypass menjalankan fungsi dalam analisis ini. UPDATE : Ini adalah grafik sapu dc Lt-spice yang saya lakukan untuk R = 0,5k, dan Ur = 5V. Tampaknya, seperti Q3 pada awalnya jenuh, kemudian padam. $\ln$

operational-amplifier circuit-analysis bjt

— Emir Šemšić
sumber

Wow, agak sulit. Saya akan mulai dengan op3 dan op4, menjumlahkan semua arus sebagai fungsi U, Vin dan Vout (dan R's). Itu akan membuat Anda mendapatkan arus melalui Q3 dan Q4. Lalu saya akan menjumlahkan arus ke OP1 ... Ini akan sedikit kabur di sini ... tapi itu akan memberikan arus melalui Q1. Tetapi Anda akan memiliki beberapa ekspresi untuk tegangan keluaran op1 ... dan kemudian menemukan arus melalui Q2. Menantikan jawaban yang lebih lengkap.

— George Herold

@ GeorgeHerold Terima kasih atas petunjuknya. Sekarang saya akan memperbarui pertanyaan saya.

— Emir Šemšić

Penting untuk mengetahui apa catu daya untuk Op-Amps. Jika persediaan negatif tidak ada, beberapa BJT bahkan tidak mau hidup. Jika didukung oleh pasokan simetris, itu jauh lebih rumit.

— jpcgt

6

Saat menganalisis sirkuit kompleks, Anda harus dapat memecah seluruh sirkuit menjadi sub-sirkuit yang telah Anda lakukan. Maka Anda perlu memahami bagaimana masing-masing fungsi sub-sirkuit. Anda dapat melakukan ini dengan simulasi atau melakukan riset dan menemukan sirkuit yang sama. Langkah selanjutnya adalah menemukan beberapa persamaan jika mungkin untuk menggambarkan sub-sirkuit.

Superposisi adalah teman Anda, lepaskan dan tambahkan berbagai bagian sirkuit atau ganti voltase dan arus. Amati bagaimana rangkaian penjumlahan akan berfungsi tanpa Q2. Kemudian tambahkan dan lihat apa yang terjadi. Juga mensimulasikan sirkuit log "hijau" dengan input gelombang dosa. Jalankan sapuan frekuensi atau analisis AC jika desain terkait dengan domain frekuensi. Sirkuit ini memiliki tegangan tetap yang menjadikannya bagus karena separuh sirkuit berjalan pada nilai tetap DC, yang membuat analisis persamaan lebih mudah.

Berikut adalah beberapa info yang saya temukan di sirkuit log: Maxim IC Log terintegrasi

— Lonjakan tegangan
sumber

3

Mulailah dengan menggambar ulang sirkuit dengan cara yang Anda dapat mengidentifikasi sub-sirkuit dan umpan balik (Catatan: Saya menggunakan Vdd bukan Ur ):

Anda dapat melihat 4 sub-sirkuit, semuanya hanya dengan 2 pin. Untuk semuanya, Anda dapat menulis a fungsi transfer Iin / Vout atau Vin / Vout .

Ini juga berguna untuk mengidentifikasi arus tertentu dan arahannya mengingat polaritas beberapa voltase diberikan, dan Anda tahu ada ground virtual pada semua input negatif ke Op-Apms.

Akhirnya amati jalur umpan balik, yang mengambil tegangan dari output dan mengumpan balik arus 3 * Vout / * (2R) .

Sekarang Anda memiliki semua alat yang Anda butuhkan untuk membangun solusi analitis Anda. Namun berhati-hatilah karena umpan baliknya bisa positif dalam kondisi tertentu, yang akan membuat rangkaian sirkuit Anda.

Beberapa tips tambahan :

Analisis sirkuit tanpa umpan balik terlebih dahulu. Yaitu memotong garis yang mengatakan umpan balik. Kemudian Anda dapat mengetahui apakah umpan baliknya positif (menambah input saat input meningkat) atau negatif.

— jpcgt
sumber

1

Pertimbangkan OP3 Q3 untuk mulai dengan, sekarang jika opamp berada di daerah liniernya, dua tegangan input akan cukup identik, dan input non pembalik terkait dengan 0V, sehingga output akan terbelah sedemikian sehingga Ic (Q3) = Ur / R + Iin (Input ke bagian), dan input ke bagian adalah simpul bumi virtual.

Ebbers moll kemudian akan memberi Anda tegangan keluaran opamp (= Vbe) dalam hal Ic dan karenanya dalam hal arus input.

Jenis penalaran yang sama berlaku untuk OP4 / Q4, tetapi di sini arus input adalah Vout / 2R.

Selanjutnya pertimbangkan OP1 / Q1, di daerah linier lagi Ic (Q1) harus sama dengan Ur / R (agar input opamp sama). Jadi ebbers moll akan memberi Anda Vbe yang diperlukan, perhatikan bahwa basis sekarang bias ke sama ( sedikit tegangan negatif sebagai emitor Q3, jadi optput OP1 harus lebih negatif dari itu).

Ic (Q2) sekarang dapat dihitung (ebbers moll lagi) seperti yang kita tahu Q4s Vbe.

— Dan Mills
sumber

Bukankah ada juga Vin / R yang memasuki node pada kolektor Q3?

— Scott Seidman

Ic (q3) = Ur / R + Iin, di mana Iin jelas-jelas Vin / R + Vout / R, jadi Ic (Q3) = (Ur + Vin + Vout) / R, tapi saya mencoba untuk datang dengan model transimpedance bagian (input arus, output tegangan) karena ungkapan itu mungkin lebih berguna untuk menemukan solusi.

— Dan Mills