Wskazówki dotyczące analizy obwodu z wieloma wzmacniaczami operacyjnymi i BJTS

W ćwiczeniu domowym muszę naszkicować wykres Vout-vs-Vin, najpierw otrzymując go analitycznie. Wiem, że Ur i Vin są nieujemni, a obwód pokazano tutaj:

Wygląda na to, że w obwodzie jest dużo symetrii, a ten pozornie skomplikowany obwód można rozbić na kilka mniejszych. Wszystkie cztery stopnie wzmacniacza operacyjnego przypominają klasyczny wzmacniacz logarytmiczny, jednak czuję, że możemy w jakiś sposób ominąć wywołanie funkcji w tej analizie. AKTUALIZACJA : Oto wykres zamiatania Lc-spice dc, który zrobiłem dla R = 0,5k, a Ur = 5 V. Wygląda na to, że Q3 był najpierw nasycony, a potem odszedł. $\ln$

Analizując złożone obwody, musisz być w stanie rozbić cały obwód na podobwody, które już wykonałeś. Następnie musisz zrozumieć, jak funkcjonuje każdy obwód. Możesz to zrobić przez symulację lub przeprowadzić badania i znaleźć podobne obwody. Następnym krokiem jest znalezienie pewnych równań, jeśli to możliwe, do opisania obwodów.

Superpozycja jest Twoim przyjacielem, usuwa i dodaje różne części obwodu lub zastępuje napięcia i prądy. Obserwuj, jak działałby obwód sumowania bez Q2. Następnie dodaj go i zobacz, co się stanie. Symuluj także „zielony” obwód logu z wejściem fali sinusoidalnej. Przeprowadź przemiatanie częstotliwości lub analizę AC, jeśli projekt dotyczy dziedziny częstotliwości. Obwód ten ma stałe napięcie, co czyni go przyjemnym, ponieważ połowa obwodu pracuje ze stałą wartością prądu stałego, co ułatwia analizę równania.

Oto kilka informacji, które znalazłem w obwodach logów: Maxim zintegrowany Log IC

Zacznij od przerysowania obwodu w sposób umożliwiający identyfikację obwodów i sprzężenie zwrotne (uwaga: użyłem Vdd zamiast Ur ):

Możesz zobaczyć 4 obwody, wszystkie z tylko 2 pinami. Dla wszystkich z nich możesz napisać funkcję przesyłania Iin / Vout lub Vin / Vout .

Przydatne jest również zidentyfikowanie pewnych prądów i ich kierunków, biorąc pod uwagę polaryzację niektórych napięć i wiedząc, że istnieje wirtualna masa na wszystkich ujemnych wejściach do Op-Apms.

Na koniec obserwuj ścieżkę sprzężenia zwrotnego, która pobiera napięcie z wyjścia i zwraca prąd o wartości 3 * Vout / * (2R) .

Teraz masz wszystkie narzędzia potrzebne do zbudowania rozwiązania analitycznego. Uważaj jednak, że sprzężenie zwrotne może być pozytywne w pewnych warunkach, które sprawią, że twoja szyna obwodu.

Kilka dodatkowych wskazówek :

Najpierw przeanalizuj obwód bez sprzężenia zwrotnego. To znaczy, wytnij linię z informacją zwrotną. Wtedy możesz wiedzieć, czy sprzężenie zwrotne jest dodatnie (dodaje się do wkładu, gdy wzrasta) lub ujemne.

Rozważ na początek OP3 Q3, teraz, jeśli opamp znajduje się w swoim regionie liniowym, dwa napięcia wejściowe będą prawie wystarczająco identyczne, a nieodwracające wejście jest powiązane z 0 V, więc wyjście będzie rozdarte tak, że Ic (Q3) = Ur / R + Iin (Dane wejściowe do sekcji), a dane wejściowe do sekcji to wirtualny węzeł uziemienia.

Ebbers Moll poda ci napięcie wyjściowe opamp (= Vbe) w odniesieniu do Ic, a zatem w odniesieniu do prądu wejściowego.

To samo rozumowanie dotyczy OP4 / Q4, ale tutaj prąd wejściowy to Vout / 2R.

Następnie rozważ OP1 / Q1, ponownie w obszarze liniowym Ic (Q1) musi być równy Ur / R (aby wejścia opamp były równe) Więc Ebbers Moll da ci wymagane Vbe, zauważ, że podstawa jest teraz tendencyjna do tego samego ( nieco ujemne napięcie jako emiter Q3, więc optimum OP1 musi być bardziej ujemne).

Ic (Q2) można teraz obliczyć (znowu Ebbers Moll), jak wiemy Vbe z Q4.