Что именно мешает операционным усилителям достигать VCC / GND?

10

Так что я читал об OpAmp, а также немного симулировал с Ltspice. Я сделал простой Интегратор с операционным усилителем LM324, который приближался к положительной шине, но это не совсем точно.

Что приводит к тому, что операционные усилители не достигают точных положительных значений на рейке? Это цепь внутри операционного усилителя, ограничивающая его?

Карл С.
источник
Нет схемы ??
Миту Радж
Существуют операционные усилители, основанные на технологии CMOS, которые имеют выход «от рельса к рельсу» (и, как правило, также от входов), которые почти достигают рельсов питания. Если вы не загружаете вывод слишком много, то это.
Bimpelrekkie
КМОП-усилители с сильно продвинутыми затворами могут иметь Rout << 1 Ом. Разряд в 1 кОм позволяет вашему Vout находиться на расстоянии всего 0,1% от рельсов. Например, в процессе 0,6u Rout of FETs равен 1 / (K * W / L * Ve); при 100 мкА / вольт ^ 2 * 1000/1 * 5 вольт, Rout составляет 1 / 0,5 ампер / вольт или 2 Ом. Предполагая, что ваш Nch FET составляет 1000/1 или 10 полос 100/1.
аналоговые системы

Ответы:

18

введите описание изображения здесь

Рисунок 1. Внутренняя схема операционного усилителя LM324.

Обратите внимание, что когда выходной сигнал находится на высоком уровне, пара транзисторов Дарлингтона, Q5 и Q6, должны включиться. Так как соединения базового эмиттера Q5 и Q6 каждый падают примерно на 0,7 В, когда он включен, есть основания полагать, что самое большее, что мы могли бы ожидать от этой цепи, это V + - 1,4 В. Поскольку базовый ток Q5 исходит от источника тока 100 мкА, мы должны учтите падение напряжения этого тоже.

При качании минус Q13 обеспечивает путь к земле. Поскольку для включения Q12 его база должна быть понижена, у нас есть похожая, хотя и несколько улучшенная, версия проблемы.

Вы должны быть в состоянии смоделировать каждый из случаев для верхней и нижней цепей привода и посмотреть, каково минимальное и максимальное выходное напряжение в каждом случае. Затем сравните их с таблицей.

Обратите внимание, что диапазон напряжения будет ухудшаться с увеличением Iout нагрузки (мА).

транзистор
источник
Но также стоит отметить, что если бы вы заменили выходной каскад одним PNP (без Дарлингтона), вы могли бы добиться гораздо большего. Тот факт, что это обычно не делается, многое говорит об ограничениях транзисторов.
WhatRoughBeast
Вот почему в некоторых конструкциях операционных усилителей на выходе имеется нагрузочный резистор, связанный с Vcc. Это дает лучшее напряжение «выключения» для полевых транзисторов с p-каналом или транзисторов с pnp.
Sparky256
Нет проблем. Диапазон максимального размаха {Vpp / Io} довольно нелинейный из-за поглощения тока эмиттером постоянного тока и имеет самое низкое ESR выше Vo> 2 В пост. Тока (выше Vee.), Что также вызывает Vo (sat), который намного больше, чем простой общий эмиттер ( Н.э.) все (сат). Так как CE являются текущими насосами, которые при насыщении переключаются на переключатели, для низкой мощности ESR они используют как минимум двухступенчатые общие коллекторы.
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75