运算放大器背后的真正电路是什么?

电器工程 运算放大器 电路分析 模拟
2022-01-21 10:24:32

所以,一年级的 EE 学生,我刚刚了解了运算放大器。我了解理想的模型,并且知道如何分析它们,并了解它们背​​后的想法/我们看到的在它们内部的电路。除了,这不是真正的电路,它有一个依赖的来源。我的问题是,运算放大器内部实际上是什么?如果我们将依赖源替换为真实源,我们会看到什么?(我想这也是一个关于“什么是依赖来源,真的?”的问题)。我到处搜索,我总是找到相同的答案“依赖源是对电路建模的有用工具”。但它们到底是什么?

4个回答

这是您可以制作的 35 美元套件,它最终相当于使用分立的 13 个 2N3904 和 7 个 2N3906 晶体管的 741 运算放大器。它有八个接线柱,代表设备的八个引脚。

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这是数据表的链接,其中包括套件的原理图(如下所示)和 BOM。

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将其与TI 数据表中的“真实”741 进行比较

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它们实际上是相同的,甚至是电阻值。

还有一个 11 页的“操作原则”,其中详细介绍了它的工作原理。最后,他们有一个Wiki

从属源是模拟电路的有用工具”。但它们到底是什么

关于“依赖源”:我们区分了四种不同的可控(依赖)源:

电压控制电压源(VCVS)、电流控制电压源(CCVS)、电压控制电流源(VCCS)和电流控制电流源(CCCS)。

例子:

  • 晶体管(双极和 FET):VCCS

  • 运算放大器:VCVS

  • 运算跨导放大器 (OTA):VCCS

  • 当前输送机(第二代,CCII):CCCS。

实际上,所有相关源都是非理想的(有限的输入和输出阻抗,频率相关)。这意味着:可以使用理想的相关源以及“寄生”元素(电阻器、电容器)对真实相关源进行建模

其他答案建议查看像 741 这样的真正运算放大器的实现,但从了解它们如何工作的角度来看,最好的开始方法是使用简化的系统。运算放大器的核心是长尾对这可以独立于运算放大器的其余部分来构建、操作或分析,并提供运算放大器的基本原理. 查看 741 示意图,请注意晶体管对 (Q1,Q3) 和 (Q2,Q4) 替代了维基百科图表中的单个晶体管 Q1 和 Q2。维基百科电路中的电阻器用晶体管代替,以优化核心放大器的行为。741 电路的其余部分基本上是为了改善该放大器的响应而设计的(消除偏移、增加增益、改善频率响应等),并且对于完成基本工作并不是绝对必要的。

搜索“LM709 原理图”或“LM 741 原理图”。这些是首批可用的一些运算放大器,并且具有相当简单的原理图。现代运算放大器基于类似的原理,但通常具有更复杂的电路(因为现在晶体管便宜得多,并且性能要求不断提高)。