Советы по анализу схемы с несколькими операционными усилителями и битами

14

В домашнем задании мне нужно набросать график Vout-vs-Vin, предварительно получив его аналитически. Я знаю, что Ур и Вин оба неотрицательны, и схема показана здесь:введите описание изображения здесь

первведите описание изображения здесь

Эмир Шемшич
источник
Вау, в некотором роде хитрый. Я бы начал с op3 и op4, суммируя весь ток как функцию от U, Vin и Vout (и R), которые проведут вас через Q3 и Q4. Тогда я бы суммировал токи в OP1 ... Здесь немного мутновато ... но это даст ток через Q1. Но у вас будет некоторое выражение для выходного напряжения op1 ... и затем вы найдете ток через Q2. Ждем более полного ответа.
Джордж Герольд
@ GeorgeHerold Спасибо за подсказки. Теперь я обновлю свой вопрос.
Эмир Шемшич
Важно знать, какие источники питания для операционных усилителей. Если отрицательный запас находится на земле, некоторые BJT даже не собираются включаться. Если он питается от симметричных источников, это намного сложнее.
jpcgt

Ответы:

6

При анализе сложных цепей вы должны быть в состоянии разбить общую схему на подсхемы, которые вы уже сделали. Тогда вам нужно понять, как функционирует каждая подсистема. Вы можете сделать это с помощью симуляции или провести некоторое исследование и найти похожие схемы. Следующим шагом является поиск некоторых уравнений, если это возможно, для описания подсхем.

Суперпозиция - это ваш друг, удалите и добавьте различные части цепи или замените напряжения и токи. Посмотрите, как будет работать схема суммирования без Q2. Затем добавьте его и посмотрите, что получится. Также смоделируйте «зеленую» лог-схему с синусоидальным входом. Выполните развертки частоты или анализ переменного тока, если проект связан с частотной областью. Эта схема имеет фиксированное напряжение, что делает его привлекательным, поскольку половина схемы работает с фиксированным значением постоянного тока, что облегчает анализ уравнений.

Вот некоторая информация, которую я нашел в схемах регистрации: Maxim интегрировал Log IC

введите описание изображения здесь

Скачок напряжения
источник
3

Начните с перерисовки схемы таким образом, чтобы вы могли идентифицировать подсхемы и обратную связь (Примечание: я использовал Vdd вместо Ur ):

введите описание изображения здесь

Вы можете увидеть 4 подсхемы, все только с 2 контактами. Для всех них вы можете написать функцию передачи Iin / Vout или Vin / Vout .

Также полезно идентифицировать определенные токи и их направления, учитывая, что задана полярность некоторых напряжений и что вы знаете, что на всех отрицательных входах в Op-Apms имеется виртуальное заземление.

Наконец, проследите путь обратной связи, который берет напряжение с выхода и возвращает ток 3 * Vout / * (2R) .

Теперь у вас есть все инструменты, необходимые для построения аналитического решения. Остерегайтесь, однако, что обратная связь может быть положительной при определенных условиях, что сделает вашу цепь рельсовой.

Несколько дополнительных советов :

Сначала проанализируйте схему без обратной связи. Т.е. обрезать строку, которая говорит обратная связь. Затем вы можете узнать, является ли обратная связь положительной (добавляет к входу, когда вход увеличивается) или отрицательной.

jpcgt
источник
1

Для начала рассмотрим OP3 Q3, теперь, если операционный усилитель находится в своей линейной области, два входных напряжения будут достаточно близки, и неинвертирующий вход привязан к 0 В, поэтому выходной сигнал будет разорван так, что Ic (Q3) = Ur / R + Iin (вход в секцию), а вход в секцию - это виртуальный земной узел.

Затем Эбберс Молл даст вам выходное напряжение операционного усилителя (= Vbe) в терминах Ic и, следовательно, в терминах входного тока.

Аналогичные рассуждения применимы к OP4 / Q4, но здесь входной ток равен Vout / 2R.

Далее рассмотрим OP1 / Q1, снова в линейной области Ic (Q1) должен равняться Ur / R (чтобы входы операционного усилителя были равны). Поэтому ebbers moll даст вам необходимый Vbe, обратите внимание, что база теперь смещена к тому же ( немного отрицательное напряжение, как у эмиттера Q3, поэтому выходной сигнал OP1 должен быть более отрицательным, чем это).

Ic (Q2) теперь может быть вычислен (снова ebbers moll), так как мы знаем Q4s Vbe.

Дэн Миллс
источник
Разве Vin / R не входит в узел у сборщика Q3?
Скотт Сейдман
Ic (q3) = Ur / R + Iin, где Iin явно Vin / R + Vout / R, поэтому Ic (Q3) = (Ur + Vin + Vout) / R, но я пытался придумать модель с трансимпедансом части (вход тока, выход напряжения), поскольку это выражение, вероятно, более полезно для поиска решения.
Дэн Миллс