Opamp: dòng chảy trong chân cung

8

Ai đó có thể khai sáng cho tôi khi nào và bao nhiêu dòng điện chảy vào / ra khỏi nguồn cung và / hoặc chân đất của một opamp không?

Điều gì xảy ra nếu có điện trở ở những chân đó?

Cập nhật 1: Đây là mạch khơi dậy sự tò mò của tôi: (từ bảng dữ liệu của opamp) nhập mô tả hình ảnh ở đây

Nhờ câu trả lời của Jason, tôi hiểu cách thức hoạt động của mạch để tạo đầu ra nhưng tôi không rõ về cách tìm thấy điện áp cắt.

Ngoài ra: tại sao việc cắt xén xảy ra ở tất cả - thay vì opamp chỉ tắt do phạm vi cung cấp quá nhỏ?

Tức là dòng chìm tối đa là 500 LờiA. Giả sử một Isense rất lớn, điều này có nghĩa là max (Vout) = RB * 500 âmA: điều này có thể dễ dàng là 5V. Giả sử Vsupply = 3V, điều này sẽ đẩy phạm vi cung cấp nhanh chóng xuống dưới mức tối thiểu cần thiết và tắt opamp. - Kết quả là dao động bật / tắt, không?

operational-amplifier

— ARF
nguồn

1

Bạn có thể tìm thấy ghi chú ứng dụng này bởi Maxim tò mò. Nó mô tả một số mạch hiện tại không đổi, sử dụng chân cung cấp như một phần của phản hồi hoặc là đầu ra. FYI.

— Nick Alexeev

8

Câu hỏi hay!

Không có chân đất của một opamp: có một đường ray cung cấp tích cực và tiêu cực, và dòng điện qua mỗi trong số đó là khoảng như sau:

\begin{aligned} I_{s +} & = I_{q} + max (I_{o u t}, 0) = max (I_{q}, I_{q} + I_{o u t}) \\ I_{s -} & = I_{q} + max (- I_{o u t}, 0) = max (I_{q}, I_{q} - I_{o u t}) \end{aligned}

$\begin{aligned} I_{s+} &= I_q + \max(I_{out}, 0) = \max(I_q, I_q+I_{out})\\ I_{s-} &= I_q + \max(-I_{out}, 0) = \max(I_q, I_q-I_{out}) \end{aligned}$

Trong đó Is + là dòng điện vào thiết bị đầu cuối cung cấp, Is- là dòng điện ra khỏi thiết bị đầu cuối cung cấp, Iq là dòng tĩnh được chỉ định trong biểu dữ liệu và Iout là dòng điện chạy ra khỏi đầu ra.

Vì vậy, ví dụ, nếu Iq = 1mA và Iout = 3mA, thì Is + = 4mA và Is- = 1mA; nếu Iq = 1mA và Iout = -3mA thì Is + = 1mA và Is- = 4mA.

Điều này là do opamp là tuyến tính và sử dụng các bóng bán dẫn trong các giai đoạn đầu ra của chúng: dòng đầu ra dương = dòng có nguồn gốc phải đến từ cực cung cấp + và dòng đầu ra âm = dòng chìm phải đi vào cực cung cấp.

Tôi nói "đại khái" bởi vì có hai yếu tố khác:

Dòng điện đầu vào không bao giờ chính xác bằng 0 - nếu chúng là picoamp hoặc nanoamp, bạn có thể bỏ qua chúng, nhưng nếu opamp là opamp lưỡng cực và đầu ra bão hòa (đầu vào không bằng nhau) thì dòng đầu vào có thể lớn hơn dòng quy định hiện tại thiên vị đầu vào, và có thể đủ quan trọng mà bạn không thể bỏ qua nó. Bạn phải biết dòng điện đầu vào là cực nào: với các giai đoạn đầu vào PNP, dòng điện đầu vào sẽ âm (dòng điện ra khỏi đầu vào) và do đó thêm vào dòng điện từ cực nguồn cung cấp điện tích cực; với các giai đoạn đầu vào NPN, dòng điện đầu vào sẽ dương (dòng điện đi vào đầu vào) và do đó thêm vào dòng điện thoát khỏi thiết bị đầu cuối nguồn điện âm.
Dòng tĩnh không chính xác không đổi và có thể thay đổi phần nào với điểm vận hành (đặc biệt nếu opamp đang ở trạng thái bão hòa hoặc nếu tải đầu ra lớn).

Điều gì xảy ra nếu có điện trở ở những chân đó?

Sau đó, điện áp cung cấp của bạn sẽ thay đổi phần nào do IR giảm, tùy thuộc vào dòng tải. Đừng làm điều này mà không có hai điều:

Bạn phải hiểu hoàn toàn dòng điện tải là gì và đảm bảo rằng nó không gây ra đủ giọt IR để tạo ra sự khác biệt đáng kể về khả năng mạch (ví dụ: hợp đồng phạm vi bão hòa op-amp, hoặc tệ hơn nữa là opamp hoàn toàn không hoạt động vì cung cấp dải điện áp xuống dưới mức mà nó được đảm bảo để làm việc).
Vì lợi ích của bạn, đặt các tụ điện bỏ qua giữa các chân điện áp cung cấp đến mặt đất tín hiệu của bạn, để biến đổi dòng cung cấp AC không gây ra biến đổi điện áp cung cấp AC kết hợp với mạch của bạn.

— Jason S
nguồn

đôi khi chúng tôi làm như vậy để thêm một số phản hồi tích cực vào mạch. Ví dụ là trình kích hoạt sơ đồ

— Standard Sandun

Tôi sẽ không gọi giai đoạn đầu ra là "bóng bán dẫn", bởi vì đó là một mạch tương tự và tương tự như cấu hình kéo đẩy với một số thủ thuật bảo vệ

— clabacchio

@JasonS Cảm ơn câu trả lời rất súc tích này. Về quan điểm của bạn về thả IR: Tôi đã thêm một sơ đồ tôi đang cố gắng hiểu câu hỏi ban đầu. Bạn có phiền nói cho tôi biết bạn nghĩ gì về những điểm tôi nêu ở đó không?

— ARF

6

Đây là sơ đồ của LM741 cũ tốt:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Bạn có thể thấy một số đường dẫn (hiện tại) từ V + ở đầu đến V- ở dưới cùng. Tổng của tất cả các dòng này được chỉ định trong biểu dữ liệu dưới dạng dòng cung cấp (trang 4). Đó là hiện tại với đầu ra mở.

Khi bạn kết nối một tải với đầu ra, nó sẽ là nguồn hoặc dòng chìm. Tìm nguồn cung ứng là khi dòng chảy ra khỏi opamp, chìm là khi dòng chảy vào đầu ra. Khi nguồn opamp hiện tại thông qua bóng bán dẫn Q14, dòng điện đến từ đường ray V +. Việc chìm được thực hiện bởi Q20 và dòng điện được dẫn đến V-.

Tổng dòng điện tới V + là dòng cung cấp cộng với dòng có nguồn gốc, nếu có. Tổng dòng qua V- là dòng cung cấp cộng với dòng điện chìm từ đầu ra, nếu có.

Đặt các điện trở mắc nối tiếp với V + và V- sẽ làm giảm điện áp tỷ lệ với dòng điện qua V + và V-, resp. Nếu bạn thực hiện trừu tượng hóa nguồn cung cấp (gần như không đổi), bạn có thể đo dòng điện đầu ra theo cách này. Nếu tín hiệu đầu ra là một sin, điện trở tại V + sẽ hiển thị nửa dương của tín hiệu, điện trở tại V- sẽ hiển thị nửa âm. Điều này được sử dụng trong bộ khuếch đại sau:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Khi nguồn opamp hiện tại được phát hiện bởi R3 và điện áp sẽ điều khiển Q3 / Q4 để dòng điện có nguồn gốc của opamp được khuếch đại. Điều tương tự cũng xảy ra đối với nửa âm của tín hiệu, được phát hiện bởi R2 và được khuếch đại bởi Q1 / Q2.

— stevenvh
nguồn

+1: Tôi đã từng sử dụng loại opamp hỗ trợ bóng bán dẫn bên ngoài này trước đây.

— Jason S

2

Khi tôi thấy câu hỏi "chuyện gì xảy ra nếu có điện trở ..." tôi biết sơ đồ mạch này đang đến. CƯỜI LỚN. Cảm ơn đã cười.

— Kaz

bạn có thể đơn giản hóa bản vẽ bằng cách nhìn vào nó từ điểm của 5 bóng bán dẫn OTA. Các điện trở trên chân đầu vào sẽ tăng mức tăng chung của hệ thống với chi phí rút ra hiện tại và băng thông sau đó.

— CyberMen