Thành phần tiêu chuẩn của thành phố nào?

Trong lớp, chúng tôi đang thiết kế một vài mạch khác nhau và nó sử dụng một số điốt và opamp. Mọi thứ đều ổn trên giấy và mọi thứ đều có ý nghĩa. Chúng chỉ được coi là "diode" hoặc "opamp".

Vì vậy, sau đó tôi đã thực hiện một mô phỏng trên pspice. Tuy nhiên tùy thuộc vào diode hay opamp nào, tôi chọn kết quả tôi nhận được là hoàn toàn khác nhau. Có nhiều opamp và điốt để lựa chọn trong danh sách thành phần.

Cho đến bây giờ tôi chỉ nghĩ một diode là một diode hoặc opamp là một opamp vì chưa bao giờ có thêm thông tin cụ thể nào về chúng. Không có gì giống như một điện trở hoặc tụ điện mà bạn phải chọn thành phần giá trị chính xác để làm cho tất cả hoạt động.

Vì vậy, tôi đã tự hỏi khi mọi người nói "sử dụng một opamp" là có một opamp chung / cụ thể tiêu chuẩn được sử dụng chung.

Tương tự với điốt. Có một tiêu chuẩn đi đến diode được sử dụng trong mọi trường hợp .. không có quy định khác.

Sau khi suy nghĩ về nó..có gì về bóng bán dẫn nữa?

Dưới đây là những loại tôi nghĩ ngay đến khi ai đó nói "diode", "op-amp", ...

• Op-amp: LM741 . IC op-amp "dễ sử dụng" đầu tiên trên thị trường.
• Diode: 1N4001 . Diode silicon đa năng có điện áp chặn tốt lên đến 50V và dòng điện 1 amp. 1N4002, 1N4003, v.v. là các điốt tương tự có xếp hạng điện áp cao hơn.
• Transitor: 2N2222 . Bóng bán dẫn lưỡng cực NPN. 2N2907 rõ ràng là tương đương PNP.
• (Tuyến tính) Bộ điều chỉnh điện áp: sê-ri LM78xx , tức là LM7805 cho 5 V, LM7812 cho 12 V.
• Logic kỹ thuật số, tức là cổng NAND, v.v.: 7400 series và 4000 series .

Đây là những phần cực kỳ phổ biến, cơ bản. Nếu bạn bước vào một cửa hàng sở thích và yêu cầu một trăm bóng bán dẫn, mà không chỉ định bất cứ điều gì khác, bạn có thể sẽ nhận được một túi 2N2222.

Điều này không có nghĩa là những phần này hữu ích cho mọi thứ - chúng có những hạn chế về điện áp, dòng điện, tốc độ, độ chính xác, v.v. Nhưng nếu bạn phải chọn một loại thành phần cho mục đích mô phỏng SPICE, chúng sẽ hoạt động tốt.

Chỉnh sửa: Để tham khảo, đây là "các phần mặc định" bạn có trong CircuitLab:

• Op-amp TL081
• Điốt 1N4148
• Diode Zener 1N4733A
• NPN 2N3904
• Bj PNP 2N3906
• MOSFET kênh N IRF530
• MOSFET kênh P IRF9530
• JFE kênh N J310
• JFE kênh P J271

Xem TUP TUN DUS DUG để biết danh sách các bóng bán dẫn và điốt tín hiệu nhỏ "phổ quát" thường được sử dụng thay thế cho nhau trong các mạch ví dụ được công bố ( ví dụ )

Đây là đường dẫn đến bản quét trang gốc của Tạp chí Elektor , người đã đặt ra cụm từ TUP TUN DUS DUG. Họ hầu như không sử dụng nó ngày hôm nay (và một số bộ phận có thể đã trở nên lỗi thời), nhưng nó vẫn là một khái niệm hợp lệ và thật tốt khi biết nó đến từ đâu. Nếu bạn đang lên kế hoạch cho một thiết kế, ngày nay, với những phần nguồn thứ hai trong tâm trí, về cơ bản bạn đang làm điều tương tự.

Những gì mọi người nghĩ về bóng bán dẫn "thông thường" hoặc "cơ bản" nói chung là một BJT tín hiệu nhỏ NPN nhưng loại chính xác thay đổi theo từng nơi và theo thời gian. Là một người có sở thích không thường xuyên, tôi đã từng sử dụng BC108 rồi BC547 nhưng tôi mua bất cứ thứ gì rẻ tiền ( ví dụ ) và tôi đã từng thấy 2N3704 và dịch nó sang BC547 với các khách hàng tiềm năng theo thứ tự sai.

Dường như không có một MOSFET tín hiệu nhỏ "phổ quát" tương đương?

Để so sánh, 1N4148 được tìm thấy đồng đều hơn nhiều trong các ví dụ.

Opamp 741 dường như giữ một vị trí tương tự mặc dù rõ ràng nó thường không phải là một lựa chọn tốt nữa.

Khi đề cập đến một op amp, diode, bóng bán dẫn chung chung (chứ không phải tiêu chuẩn), nó nói về chức năng cơ bản của thiết bị mà không xem xét các tiêu chí mạch cụ thể như dải điện áp, mức tiêu thụ điện, tốc độ hoạt động, v.v.

Ví dụ. Nếu bạn sử dụng 'op amp', bạn sẽ mong muốn một thiết bị có hai đầu vào (đảo ngược và không đảo ngược), có mức tăng vòng hở cao, có đầu vào trở kháng cao và đầu ra trở kháng thấp. Bạn cũng sẽ mong đợi nó hoạt động có thể dự đoán được trong 'các mạch tiêu chuẩn' như bộ khuếch đại đảo ngược / không đảo, bộ tích hợp / bộ phân biệt, bộ so sánh, v.v.

Nói cách khác, hầu như bất kỳ op amp nào cũng có thể được sử dụng làm phích cắm thay thế và vẫn hoạt động.

Đối với các ứng dụng cụ thể, điều quan trọng là đầu ra có phạm vi đầy đủ hoặc băng thông tần số có giá trị cao hoặc nó có thể được sử dụng điện áp cung cấp đơn thấp. Trong trường hợp đó, bạn sẽ chỉ định loại thiết bị sẽ được sử dụng trong mạch.

Điốt chung là loại tín hiệu nhỏ được sử dụng để phát hiện tín hiệu AC hoặc loại chỉnh lưu - được sử dụng để chuyển đổi nguồn AC / DC. Ngay cả ở đây, bạn thường phải nêu loại Silicon hoặc Germanium.

Điốt cụ thể sẽ được chọn bởi điện áp, dòng điện, tần số, xây dựng, vv

Các bóng bán dẫn chung - (NPN hoặc PNP) được sắp xếp ban đầu theo xếp hạng công suất - tín hiệu nhỏ, công suất trung bình hoặc công suất cao. Giả định rằng mức tăng cho loại tín hiệu nhỏ sẽ ít nhất là 100 và loại công suất cao sẽ có mức tăng khoảng 10. Loại tín hiệu nhỏ (NPN) điển hình có thể là 2N2222

Tất nhiên đối với các mạch cụ thể, bạn cần xem xét xếp hạng điện áp, dải tần, v.v.

Các loại thành phần chung, tiêu chuẩn mà bạn đang tìm kiếm được gọi chính xác hơn là "diode lý tưởng" và "opamp lý tưởng". Thành phần lý tưởng có thể được sử dụng để đại diện cho các thành phần điện thực sự, và không tồn tại trong thế giới thực. Các phương trình phân tích và trực giác thường được đơn giản hóa rất nhiều bằng cách sử dụng các thành phần lý tưởng hóa thay vì các mô hình thực tế hơn. Khi thảo luận hoặc mô phỏng các mạch ở mức lý tưởng, không nên có số thiết bị hoặc số kiểu cụ thể xuất hiện trong tâm trí. Khi mọi người nói "sử dụng opamp" trong môi trường lý thuyết, họ thường đề cập đến một opamp lý tưởng. Đây là những gì nó có nghĩa khi chúng ta nói "opamp lý tưởng":

Opamp lý tưởng

Một opamp lý tưởng thường được coi là có các thuộc tính sau:

• Tăng vòng lặp vô hạn
• Phạm vi điện áp vô hạn có sẵn ở đầu ra
• Băng thông vô hạn với độ dịch pha 0 và tốc độ quay vô hạn
• Trở kháng đầu vào vô hạn và vì vậy dòng điện đầu vào bằng 0 và điện áp bù đầu vào bằng 0
• Trở kháng đầu ra bằng không
• Không tiếng ồn
• Tỷ lệ loại bỏ chế độ chung vô hạn (CMRR)
• Tỷ lệ từ chối cung cấp điện vô hạn.

Những lý tưởng này có thể được tóm tắt bởi hai "quy tắc vàng":

1. Đầu ra cố gắng làm bất cứ điều gì cần thiết để làm cho chênh lệch điện áp giữa các đầu vào bằng không.
2. Các đầu vào rút ra không có hiện tại.

Quy tắc đầu tiên chỉ áp dụng trong trường hợp thông thường khi op-amp được sử dụng trong thiết kế vòng kín (phản hồi âm, trong đó có đường dẫn tín hiệu của một số loại phản hồi từ đầu ra đến đầu vào đảo ngược). Các quy tắc này thường được sử dụng như một xấp xỉ đầu tiên tốt để phân tích hoặc thiết kế các mạch op-amp.

Không ai trong số những lý tưởng này có thể được thực hiện hoàn hảo. Một op-amp thực có thể được mô hình hóa với các tham số không vô hạn hoặc khác không bằng cách sử dụng các điện trở và tụ điện tương đương trong mô hình op-amp. Sau đó, người thiết kế có thể đưa các hiệu ứng này vào hiệu suất tổng thể của mạch cuối cùng. Một số tham số có thể có ảnh hưởng không đáng kể đến thiết kế cuối cùng trong khi các tham số khác thể hiện các hạn chế thực tế của hiệu suất cuối cùng phải được đánh giá.

Sơ đồ này cho thấy một mạch tương đương của một bộ khuếch đại hoạt động mô hình một số tham số không lý tưởng điện trở. Từ các thuộc tính opamp lý tưởng ở trên, một opamp lý tưởng sẽ có:

• $R_{in} = \infty$
• $R_{out} = 0$

Nếu bạn đang sử dụng một công cụ như PSPICE, thường có một mô hình opamp lý tưởng (có thể là OPAMP). Nếu không, nó khá đơn giản để xây dựng một cái sử dụng các thành phần lý tưởng hóa. Đừng quên rằng op-amps thực sự khác với mô hình lý tưởng ở nhiều khía cạnh khác nhau.

Hãy ghi nhớ sự khác biệt giữa các mô hình mạch lý tưởng và mô hình mạch thực tế. Tất cả các thành phần điện tử cơ bản có một số mô hình lý tưởng có thể được sử dụng cho đơn giản. Nếu thành phần có số mô hình, nó mô hình một thành phần thực chứ không phải là một thành phần lý tưởng. Thông thường các công cụ thiết kế đặt tên cho các mô hình lý tưởng với tên chung, ví dụ: "RESISTOR", "CAPACITOR", "OPAMP", v.v.

Nguồn: sơ đồ và văn bản giải thích từ Wikipedia.

Không có op-amp, diode hoặc bóng bán dẫn "tiêu chuẩn".

Có những thiết bị "thông thường". Ví dụ: cấu hình op-amp 741 là loại "cổ điển".

Dù sao, điều hoàn toàn tốt là kết quả của bạn khác nhau đối với các thành phần khác nhau. Tỷ lệ chênh lệch phụ thuộc vào cấu hình của mạch bạn đang thực hiện. Ví dụ: mức tăng vòng lặp mở của op-amp trở nên không đáng kể khi bạn sử dụng nó trong vòng kín với phản hồi tiêu cực.

Tôi nhớ bản thân mình đã thất vọng khi phát hiện ra rằng các thiết bị điện tử tương tự không tuân theo các mô hình và phương trình đơn giản được phát triển trong các lớp dưới đại học và sau đại học. Đặt câu hỏi cụ thể trên diễn đàn này và cộng đồng sẽ giúp bạn vượt qua những khó khăn thực sự.

Khi dân gian nói "sử dụng op-amp", có một tuyên bố ẩn giả định rằng ứng dụng sẽ không phiền nếu op-amp thực sự không có: -

• Tăng vô hạn và tốc độ quay
• Không có đầu vào chuyển pha giả sang đầu ra
• Điện áp bù đầu vào bằng không
• Không có độ lệch đầu vào và dòng bù
• Trở kháng đầu vào vô hạn
• Từ chối chế độ chung hoàn hảo
• Từ chối cung cấp năng lượng hoàn hảo
• Không tạo ra dòng điện và điện áp
• Trở kháng đầu ra bằng không
• Khả năng điều khiển điện áp cho đường ray cung cấp từ đầu ra
• Khả năng nhập điện áp vào đường ray cung cấp

Có lẽ còn nhiều điều tôi đã quên.

Nhiều ứng dụng op-amp không bận tâm về những điều này nhưng cũng có nhiều cấu hình op-amp cần độ ồn khá thấp hoặc mức tăng khá cao và tốc độ xoay, v.v. Bạn phải thực hiện một bước dài để xem qua các bảng dữ liệu để tìm những gì bạn cần Tất nhiên các trình giả lập giúp và đó là nơi bạn phát hiện ra các biến thể có nghĩa là một ứng dụng sẽ hoạt động với op-amp A nhưng không phải op-amp B.

Đối với op-amps, tôi không quan tâm đến việc trả nhiều tiền hơn một chút - Tôi luôn mặc định là một OP4177 quad - có lẽ là op-amp quad tốt nhất có sẵn cho tốc độ thấp đến trung bình. Nếu tôi muốn các tính năng từ đường sắt đến đường sắt, tốc độ trung bình và nguồn cung cấp điện áp thấp, tôi sẽ chuyển sang AD8606 .

Đối với điốt, xếp hạng điện áp, xếp hạng hiện tại và thời gian phục hồi ngược thường là những điều đầu tiên tôi tìm kiếm, nhưng trong một số ứng dụng, tôi sẽ chọn schottky vì mức giảm điện áp thấp của chúng.

Các BJT và FET giống như op-amps - có rất nhiều tham số nhưng tín hiệu nhỏ mặc định của tôi là BJ547 và đối với tần số cao thì đó là BFR92.