“标准”组件...?

电器工程 运算放大器 二极管 标准
2022-01-15 12:27:30

在课堂上,我们正在设计一些不同的电路,它使用了一些二极管和运算放大器。在纸上一切都很好,一切都有意义。这些仅被称为“二极管”或“运算放大器”。

于是我在pspice上做了一个模拟。但是,根据我选择的二极管或运算放大器,我得到的结果完全不同。在组件列表中有许多运算放大器和二极管可供选择。

到目前为止,我只是认为二极管是二极管或运算放大器是运算放大器,因为它们从来没有更多的细节。没有什么比电阻或电容更重要的了,您必须选择正确的值组件才能使其正常工作。

所以我想知道当人们说“使用运算放大器”时,是否有一个标准的通用/特定运算放大器是通用的。

与二极管相同。是否有在所有情况下都使用的标准二极管..除非另有说明。

想了想……晶体管呢?

4个回答

以下是当有人说“二极管”、“运算放大器”时我立即想到的类型......

  • 运算放大器:LM741市场上第一款“易于使用”的运算放大器 IC。
  • 二极管:1N4001通用硅二极管可耐受高达 50V 的阻断电压和 1 安培的电流。1N4002、1N4003 等是具有更高额定电压的类似二极管。
  • 晶体管:2N2222NPN 双极结型晶体管。2N2907 显然是 PNP 等价物。
  • (线性)稳压器:LM78xx系列,即 LM7805 用于 5 V,LM7812 用于 12 V。
  • 数字逻辑,即与非门等:7400系列4000系列

这些是非常常见的基本部件。如果您走进一家业余爱好商店并要一百个晶体管,但没有指定其他任何东西,您可能会得到一袋 2N2222。

这并不是说这些部件对一切都有用——它们在电压、电流、速度、精度等方面都有限制。但是,如果您必须为 SPICE 仿真选择一种组件,这些都可以正常工作。


编辑:作为参考,以下是您在 CircuitLab 中获得的“默认部件”:

  • 运算放大器TL081
  • 二极管1N4148
  • 齐纳二极管1N4733A
  • NPN BJT2N3904
  • PNP BJT2N3906
  • N沟道MOSFETIRF530
  • P沟道MOSFETIRF9530
  • N沟道JFETJ310
  • P沟道JFETJ271

请参阅TUP TUN DUS DUG以获取“通用”小信号晶体管和二极管的列表,这些晶体管和二极管在已发布的示例电路中经常互换使用(例如

这是Elektor 杂志的原始页面扫描链接,该杂志创造了 TUP TUN DUS DUG 一词。他们今天几乎不使用它(有些部件可能已经过时),但它仍然是一个有效的概念,很高兴知道它来自哪里。如果您现在正在计划一个设计,考虑到第二个源部件,那么您基本上是在做同样的事情。

人们认为的“普通”或“基本”晶体管通常是 NPN 小信号 BJT,但确切的类型因地点和时间而异。作为一个偶尔的爱好者,我曾经使用过 BC108,然后是 BC547,但我会买任何便宜的东西(例如),我习惯于看到 2N3704 并将其转换为 BC547,但引线顺序错误。

似乎没有等效的“通用”小信号MOSFET?

相比之下,1N4148 在示例中更为统一。

741 运算放大器似乎持有类似的位置,尽管它显然不再是一个好的选择。

当提到通用(而不是标准)运算放大器、二极管、晶体管等时,它是关于器件的基本功能,而不考虑特定的电路标准,例如电压范围、功耗、运行速度等。

例如。如果您使用“运算放大器”,您会期望设备具有两个输入(反相和非反相),具有高开环增益,具有高阻抗输入和低阻抗输出。您还希望它在“标准电路”(例如反相/非反相放大器、积分器/微分器、比较器等)中具有可预测的性能。

换句话说,几乎任何运算放大器都可以用作插件替代品并且仍然可以工作。

对于特定应用,输出具有全范围或频率带宽具有高值可能很重要,或者它可以使用低单电源电压。在这种情况下,您将指定要在电路中使用的设备类型。

通用二极管要么是用于检测交流信号的小信号类型,要么是整流器类型 - 用于电源 AC/DC 转换。即使在这里,您通常也必须说明硅或锗类型。

具体二极管将根据电压、电流、频率、结构等进行选择。

通用晶体管 -(NPN 或 PNP)最初按额定功率分类 - 小信号、中功率或高功率。假设小信号类型的增益至少为 100,高功率类型的增益约为 10。典型的小信号 (NPN) 类型可能是 2N2222

当然,对于特定电路,您需要考虑额定电压、频率范围等。

您正在寻找的通用标准组件类型更准确地称为“理想二极管”和“理想运算放大器”。理想元件可以用来表示真实的电气元件,在现实世界中并不存在。通过使用理想化的组件而不是更现实的模型,通常可以大大简化解析方程和直觉。在理想水平上讨论或模拟电路时,不应想到特定的设备或型号。当人们在理论环境中说“使用运算放大器”时,他们通常指的是理想的运算放大器。这就是我们所说的“理想运算放大器”的含义:

理想的运算放大器

理想的运算放大器通常被认为具有以下特性:

  • 无限开环增益
  • 输出端提供无限电压范围
  • 具有零相移和无限压摆率的无限带宽
  • 无限输入阻抗,因此零输入电流和零输入失调电压
  • 零输出阻抗
  • 零噪音
  • 无限共模抑制比 (CMRR)
  • 无限电源抑制比。

这些理想可以概括为两条“黄金法则”:

  1. 输出尝试做任何必要的事情来使输入之间的电压差为零。
  2. 输入不消耗电流。

第一条规则仅适用于运算放大器用于闭环设计的通常情况(负反馈,其中存在某种从输出反馈到反相输入的信号路径)。这些规则通常用作分析或设计运算放大器电路的良好初步近似值。

这些理想都无法完美实现。可以使用运算放大器模型中的等效电阻器和电容器以非无限或非零参数对实际运算放大器进行建模。然后,设计人员可以将这些影响纳入最终电路的整体性能中。一些参数可能对最终设计的影响可以忽略不计,而其他参数则代表必须评估的最终性能的实际限制。

在此处输入图像描述

该图显示了一个运算放大器的等效电路,它模拟了一些电阻性非理想参数。根据上述理想运算放大器的特性,理想的运算放大器应具有:

  • \$ R_{in} = \infty \$
  • \$ R_{输出} = 0 \$

如果您使用的是 PSPICE 等工具,通常会有一个理想的运算放大器模型(可能是 OPAMP)。如果没有,使用理想化组件构建一个非常简单。不要忘记,真正的运算放大器在各个方面都与理想模型不同。

请记住理想电路模型和实际电路模型之间的区别。所有基本的电子元件都有一些可以用于简单的理想模型。如果组件有型号,它模拟的是一个真实的组件而不是一个理想的组件。通常设计工具用通用名称命名理想模型,例如“RESISTOR”、“CAPACITOR”、“OPAMP”等。

资料来源:来自维基百科的图表和解释性文字。