«Стандартные» компоненты…?

В классе мы разрабатываем несколько различных схем, и в нем используются некоторые диоды и операционные усилители. На бумаге все хорошо и все имеет смысл. Они только когда-либо упоминались как "диод" или "операционный усилитель".

Тогда я сделал симуляцию на pspice. Однако в зависимости от того, какой диод или операционный усилитель я выбрал, полученные результаты были совершенно разными. Там, где много операционных усилителей и диодов на выбор в списке компонентов.

До сих пор я просто думал, что диод - это диод, или операционный усилитель - это операционный усилитель, поскольку на них больше никогда не было никаких подробностей. Ничего подобного резистору или конденсатору, где вы должны выбрать правильный компонент значения, чтобы все это заработало.

Поэтому мне было интересно, когда люди говорят «использовать операционный усилитель», существует ли стандартный общий / специфический операционный усилитель, который используется в общем.

То же самое с диодами. Есть ли стандартный переход на диод, который используется при любых обстоятельствах ... если не указано иное.

Подумав об этом .. а как же транзисторы?

Вот типы, о которых я сразу вспоминаю, когда кто-то говорит «диод», «ОУ», ...

• Операционный усилитель: LM741 . Первая «простая в использовании» операционная система на рынке.
• Диод: 1N4001 . Кремниевый диод общего назначения с напряжением блокировки до 50 В и током 1 А. 1N4002, 1N4003 и т. Д. Являются аналогичными диодами с более высоким номинальным напряжением.
• Транзистор: 2Н2222 . NPN биполярный переходной транзистор. 2N2907, по-видимому, эквивалент PNP.
• (Линейный) Регулятор напряжения: серия LM78xx , то есть LM7805 на 5 В, LM7812 на 12 В.
• Цифровая логика, то есть вентили NAND и т. Д .: Серии 7400 и 4000 .

Это чрезвычайно распространенные, основные части. Если вы зашли в хобби-магазин и попросили сотню транзисторов, не указав ничего другого, вы, вероятно, получите сумку 2N2222.

Нельзя сказать, что эти части полезны для всего - у них есть ограничения по напряжению, току, скорости, точности и так далее. Но если вы должны выбрать в тип компонента для целей моделирования SPICE, они будут работать нормально.

Редактировать: для справки, вот «детали по умолчанию», которые вы получаете в CircuitLab:

• ОУ TL081
• диод 1N4148
• Стабилитрон 1N4733A
• NPN BJT 2N3904
• PNP BJT 2N3906
• N-канальный МОП-транзистор IRF530
• P-канал MOSFET IRF9530
• N-канальный JFET J310
• P-канал JFET J271

См. TUP TUN DUS DUG для получения списка «универсальных» малосигнальных транзисторов и диодов, часто используемых взаимозаменяемо в опубликованных примерах схем ( например )

Вот ссылка на отсканированную оригинальную страницу журнала Elektor , который придумал фразу TUP TUN DUS DUG. Они вряд ли используют его сегодня (а некоторые его части могут устареть), но это все еще актуальная концепция, и хорошо знать, откуда она взялась. Если вы планируете дизайн сегодня, имея в виду второстепенные детали, вы делаете по сути то же самое.

То, что люди считают «общим» или «базовым» транзистором, обычно представляет собой BJT с малым сигналом NPN, но точный тип меняется от места к месту и с течением времени. В качестве случайного любителя я использовал BC108, а затем BC547, но я покупал что-нибудь дешевое ( например ), и я привык видеть 2N3704 и переводить его в BC547 с отведениями в неправильном порядке.

Кажется, не существует эквивалентного "универсального" полевого сигнала MOSFET?

Для сравнения, 1N4148 гораздо более однородно встречается в примерах.

Операционный усилитель 741, похоже, занимает аналогичную позицию, хотя, по-видимому, он больше не является хорошим выбором.

Применительно к обычному (а не стандартному) операционному усилителю, диоду, транзистору и т. Д. Речь идет об основной функции устройства без учета конкретных критериев цепи, таких как диапазон напряжения, потребляемая мощность, скорость работы и т. Д.

Например. Если вы возьмете «операционный усилитель», вы ожидаете, что устройство будет иметь два входа (инвертирующий и неинвертирующий), иметь высокий коэффициент усиления разомкнутого контура, входы с высоким импедансом и выход с низким импедансом. Можно также ожидать, что он будет работать предсказуемо в «стандартных схемах», таких как инвертирующий / неинвертирующий усилитель, интегратор / дифференциатор, компаратор и т. Д.

Другими словами, практически любой операционный усилитель можно использовать в качестве замены при замене и при этом работать.

Для конкретных применений может быть важно, чтобы выход имел полный диапазон, или ширина полосы частот имела высокое значение, или для него можно было использовать низкое одиночное напряжение питания. В этом случае вы должны указать тип устройства, которое будет использоваться в цепи.

Общие диоды - это либо малые типы сигналов, используемые для обнаружения сигналов переменного тока, либо типы выпрямителей - используемые для преобразования переменного тока в постоянный ток. Даже здесь вы обычно должны указывать тип кремния или германия.

Конкретные диоды будут выбраны по напряжению, току, частоте, конструкции и т. Д.

Общие транзисторы - (NPN или PNP) изначально сортируются по номинальной мощности - малый сигнал, средняя мощность или высокая мощность. Предполагается, что усиление для сигнала слабого типа будет составлять не менее 100, а тип высокой мощности будет иметь коэффициент усиления около 10. Типичный тип слабого сигнала (NPN) может быть 2N2222.

Конечно, для конкретных цепей необходимо учитывать номинальные напряжения, частотный диапазон и т. Д.

Основные стандартные типы компонентов, которые вы ищете, более точно называются «идеальный диод» и «идеальный операционный усилитель». Идеальные компоненты могут использоваться для представления реальных электрических компонентов и не существуют в реальном мире. Аналитические уравнения и интуиция часто значительно упрощаются благодаря использованию идеализированных компонентов вместо более реалистичных моделей. При обсуждении или моделировании цепей на идеальном уровне не должно быть конкретного устройства или номера модели, которые приходят на ум. Когда люди говорят «использовать операционный усилитель» в теоретических условиях, они обычно имеют в виду идеальный операционный усилитель. Вот что это значит, когда мы говорим «идеальный операционный усилитель»:

Идеальные операционные усилители

Считается, что идеальный операционный усилитель обладает следующими свойствами:

• Бесконечный коэффициент усиления без обратной связи
• Доступен бесконечный диапазон напряжения на выходе
• Бесконечная полоса пропускания с нулевым фазовым сдвигом и бесконечной скоростью нарастания
• Бесконечный входной импеданс и т. Д. Нулевой входной ток и нулевое входное смещение напряжения
• Нулевой выходной импеданс
• Нулевой шум
• Бесконечный синфазный коэффициент отклонения (CMRR)
• Коэффициент отклонения бесконечного источника питания.

Эти идеалы могут быть обобщены двумя «золотыми правилами»:

1. Выход пытается сделать все необходимое, чтобы разность напряжений между входами была нулевой.
2. Входы не потребляют ток.

Первое правило применяется только в обычном случае, когда операционный усилитель используется в замкнутом контуре (отрицательная обратная связь, где существует некоторый путь прохождения сигнала, возвращающийся с выхода на инвертирующий вход). Эти правила обычно используются в качестве хорошего первого приближения для анализа или проектирования схем операционного усилителя.

Ни один из этих идеалов не может быть полностью реализован. Реальный операционный усилитель может быть смоделирован с ненулевыми или ненулевыми параметрами, используя эквивалентные резисторы и конденсаторы в модели операционного усилителя. Затем разработчик может включить эти эффекты в общую производительность конечной схемы. Некоторые параметры могут оказать незначительное влияние на окончательный дизайн, в то время как другие представляют фактические ограничения конечной производительности, которые должны быть оценены.

Эта диаграмма показывает эквивалентную схему операционного усилителя, который моделирует некоторые резистивные неидеальные параметры. Из описанных выше идеальных свойств операционного усилителя идеальный операционный усилитель будет иметь:

• $R_{in} = \infty$
• $R_{out} = 0$

Если вы используете такой инструмент, как PSPICE, обычно существует идеальная модель операционного усилителя (возможно, OPAMP). Если нет, то его довольно просто построить с использованием идеализированных компонентов. Не забывайте, что настоящие операционные усилители отличаются от идеальной модели в разных аспектах.

Имейте в виду различие между идеальными схемными моделями и реалистичными схемными моделями. Все базовые электронные компоненты имеют идеальную модель, которую можно использовать для простоты. Если у компонента есть номер модели, он моделирует реальный компонент, а не идеальный компонент. Обычно инструменты проектирования называют идеальные модели с общим именем, например, «RESISTOR», «CAPACITOR», «OPAMP» и т. Д.

Источник: схема и пояснительный текст из Википедии.

Здесь нет «стандартного» операционного усилителя, диода или транзистора.

Есть "общие" устройства, хотя. Например: конфигурация операционного усилителя 741 является своего рода «классической».

Во всяком случае, это прекрасно, что ваши результаты отличаются для разных компонентов. Скорость разницы зависит от конфигурации схемы, которую вы реализуете. Например: усиление в разомкнутом контуре операционного усилителя становится незначительным, если вы используете его в замкнутом контуре с отрицательной обратной связью.

Я помню, как расстроился, когда обнаружил, что аналоговая электроника не подчиняется упрощенным моделям и уравнениям, разработанным для студентов и выпускников. Задайте конкретные вопросы на этом форуме, и сообщество поможет вам в преодолении реальных трудностей.

Когда люди говорят «используйте операционный усилитель», есть скрытое утверждение, которое предполагает, что приложение не будет возражать, если у настоящего операционного усилителя нет: -

• Бесконечный прирост и скорость нарастания
• Отсутствие ложного сдвига фазы на входе
• Нулевое входное смещение напряжения
• Нулевые входные смещения и токи смещения
• Бесконечный входной импеданс
• Идеальное отклонение в обычном режиме
• Идеальный отказ от источника питания
• Генерация нулевого тока и напряжения
• Нулевой выходной импеданс
• Возможность подачи напряжения на любую питающую шину с выхода
• Возможность ввода напряжения на любую питающую шину

Я, наверное, еще много чего забыл.

Многие приложения для операционных усилителей не возражают против этих вещей, но есть также много конфигураций операционных усилителей, которые нуждаются в довольно низком уровне шума или довольно высоком коэффициенте усиления и нарастании и т. Д. Затем вы должны выполнить долгий трал, просматривая таблицы данных, чтобы найти что вам нужно. Конечно, симуляторы помогают, и именно здесь вы обнаружили варианты, которые означают, что одно приложение будет работать с операционным усилителем A, но не с операционным усилителем B.

Для операционных усилителей мне все равно, платя немного больше - я всегда по умолчанию использую четырехъядерный OP4177 - возможно, лучший четырехъядерный операционный усилитель, доступный для низких и средних скоростей. Если мне нужны функции от шины до шины, средняя скорость и низкое напряжение, я обращаюсь к AD8606. .

Что касается диодов, то в первую очередь я ищу номинальное напряжение, ток и время обратного восстановления, но в некоторых приложениях я выберу Шоттки из-за их низкого прямого падения напряжения.

BJT и FET такие же, как операционные усилители - параметров много, но мой сигнал BJT по умолчанию - это BC547, а для высоких частот - BFR92.