Einfache Version einer internen Operationsverstärkerschaltung

Die folgende Antwort betrifft nur die prinzipielle Funktionsweise. Das heißt, ich spreche nicht über Widerstandswerte und Alternativen zur Optimierung der Schaltung.

• Wie Sie bereits erwähnt haben, fungiert T3 als "Pegelwandler" (mit Verstärkung). Dazu muss T3 vom Typ pnp sein. Andernfalls könnte das DC-Ruhekollektorpotential von T3 nicht niedriger sein als das Potential am Kollektor von T1. Dies ist aber wegen der gewünschten DC-Ausgangsspannung von 0 V notwendig.

• Zitat: " ... T3 erzeugt an seinem Kollektor (Ausgang) eine invertierte Spannung, die proportional zu diesem Strom ist. (Ich bin mir nicht ganz sicher, da T3 möglicherweise auch die Spannung vom T1-Kollektor verwendet?) ... "

  Dieser Punkt berührt die allgemeine Frage, ob der BJT als stromgesteuertes oder als spannungsgesteuertes Gerät zu betrachten ist. In dieser Schaltung und für Berechnungszwecke ist diese Frage nicht so wichtig - beide Modelle können verwendet werden. Sind jedoch die Stromverstärkungen der Transistoren nicht bekannt, ist das spannungsgesteuerte Modell zu bevorzugen (unter Verwendung der Steilheit gm=Ic/Vt).

UPDATE : Ich habe die Gesamtverstärkung grob berechnet (unter Verwendung Ihrer Widerstandswerte und unter der Annahme eines Beta = 200). Der Strom durch R3 beträgt ca. I3=125 µamp und der Strom durch R4 beträgt ca. I4=2mA. Die Verstärkung der ersten Stufe an der Basis von T3 (unter Berücksichtigung des Eingangswiderstands an der Basis von T3) beträgt ca. A1=-65 und die Verstärkung von T3 beträgt ca. A3=-2. Daher beträgt der Gesamtgewinn App. A=+130.

Ihre Argumentation ist richtig, mit Ausnahme der mit T3 implementierten Verstärkungsstufe. Es ist ein Spannungsverstärker, der durch den Spannungsabfall an R1 angesteuert wird. Diese Stufe kann als zwei kaskadierte Unterstufen betrachtet werden – ein aktiver Spannungs-Strom-Wandler (bestehend aus T3 und R4) und ein passiver Strom-Spannungs-Wandler (der Widerstand R5). Beachten Sie, dass seine Ausgangsspannung der Spannungsabfall über R5 ist.

Ihre Annahme "Ich bin mir nicht ganz sicher, da T3 möglicherweise auch die Spannung vom T1-Kollektor verwendet?" ist etwas wahr.

Um die Widerstandswerte zu berechnen und die Schaltung zu verbessern, müssen Sie eine gute Vorstellung davon haben, wie sie im Common-, Differential- und Single-Ended-Modus funktioniert (letzteres ist in Ihrem Bild zu sehen). Ist das so?

Ich mag diese Schaltung; zeigt mehrere nützliche Prinzipien von Transistoren.

Für einen breiteren Ausgangsbereich (oberes Ende) verringern Sie die Werte von R1, R2, R4 um 50 %. Versuchen Sie 36k, 36k und 1k.

Wenn Sie diese 3 Widerstände um 75% auf 18k, 18k und 510 Ohm reduzieren, verbessern Sie sich noch ein bisschen.

Für eine bessere Offsetspannung (dh um Vout näher an null Volt zu halten, wenn Vin null ist) würde ich eine Diode in Reihe mit R1 hinzufügen, diode_bar unten; Dies dient dazu, die Basis-Emitter-Spannung von Q3 zu kompensieren.

Ihr Gewinn ist das Produkt aus:

• R1 / (reac_Q1 + reac_Q2) == 75.000 / (500 + 500) == 75X

• R5/R4 == 4.000 / 1.000 == 4X

wobei reac_Q1 und reac_Q2 == [ 0,026 Volt / Emitter_Strom_Ampere ] und "reac" die linearisierte Small_Signal Calculus_Derivative der Diodengleichung des Base_Emitter-Verhaltens der 2 Transistoren Ihres Diffpairs ist.

Bei 1 mA (Schwanzstrom wäre 2 mA, also R3 ist 4,3 kOhm) durch jedes der Diffpair-Geräte beträgt ihre Reaktion 26 Ohm für insgesamt 52 Ohm; Der Gewinn dieser ersten Stufe wäre 75.000 / 52 = 1.400X. Das ist gut, außer dass die für R1 erforderliche Spannung 75 Volt beträgt und Ihre Schiene 10 Volt beträgt.

Daher können Sie R1 durch eine 1-mA-PNP-Stromquelle ersetzen.

Um Ihre aktuelle Schaltung besser zu bewerten, speisen Sie +- 1 Millivolt ein.

Um einen Teil/den größten Teil des DC-Offsets zu entfernen, gehen Sie wie folgt vor:

• Diode in Reihe mit R1

• Diode in Reihe mit R5

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Die berechnete Verstärkung ist mit 'reac' von 500 Ohm in jedem Emitter des Diffpairs, mit 50 uA in jedem Emitter, also 75 k als Endwiderstand.