Qu'est-ce qui empêche exactement OpAmps d'atteindre VCC / GND?

10

J'ai donc lu sur OpAmps et j'ai également simulé un peu avec Ltspice. J'ai fait un simple intégrateur avec un LM324 OpAmp et son approche du rail positif mais ce n'est pas vraiment exact.

Qu'est-ce qui empêche les OpAmps d'atteindre des valeurs de rail positives exactes? Est-ce le circuit à l'intérieur de l'OpAmp qui le limite?

operational-amplifier Karl S.
la source
Pas de schéma ??
Mitu Raj
Il existe des amplificateurs opérationnels basés sur la technologie CMOS qui ont une sortie "rail à rail" (et généralement des entrées également) qui atteignent presque les rails d'alimentation. Si vous ne chargez pas trop la sortie, c'est le cas.
Bimpelrekkie
Les amplificateurs opérationnels CMOS, avec des portes fortement orientées vers l'avant, peuvent avoir Rout << 1 ohm. Une charge de 1Kohm permet à votre Vout d'être à seulement 0,1% des rails. Par exemple, dans le processus 0.6u, la déroute des FET est 1 / (K * W / L * Ve); avec 100uA / volt ^ 2 * 1,000 / 1 * 5 volts, le Rout est de 1 / 0,5 amp / volt ou 2 ohms. En supposant que votre Nch FET est de 1000/1 ou 10 bandes de 100/1.
analogsystemsrf

Réponses:

18

entrez la description de l'image ici

Figure 1. Circuit interne de l'ampli opérationnel LM324.

Notez que lorsque la sortie est conduite à un niveau élevé, la paire de transistors Darlington, Q5 et Q6 doivent s'allumer. Étant donné que les jonctions base-émetteur de Q5 et Q6 chutent chacune d'environ 0,7 V lorsqu'elles sont allumées, cela signifie que le plus que nous pourrions attendre de ce circuit est V + - 1,4 V. Puisque le courant de base de Q5 provient de la source de courant de 100 µA, nous devons tenir compte de la chute de tension de cela aussi.

Lors du balancement négatif, Q13 fournit un chemin vers la terre. Étant donné que sa base doit être abaissée par Q12 pour s'allumer, nous avons une version similaire, bien que légèrement améliorée, du problème.

Vous devriez être en mesure de simuler chacun des cas pour les circuits d'entraînement supérieur et inférieur et de voir quelles sont les tensions de sortie minimale et maximale dans chaque cas. Comparez-les ensuite avec la fiche technique.

Notez que la plage de tension se dégrade à mesure que la charge Iout augmente (mA).

Transistor
la source
Mais il convient également de noter que si vous remplaçiez l'étage de sortie par un seul étage PNP (pas de Darlington), vous pourriez faire beaucoup mieux. Le fait que cela ne soit généralement pas fait en dit long sur les limites des transistors.
WhatRoughBeast
C'est pourquoi certains modèles d'amplificateurs opérationnels ont une résistance de rappel sur la sortie liée à Vcc. Cela donne une meilleure tension de coupure pour les mosfets à canal p ou les transistors pnp.
Sparky256
Aucun problème. La plage de swing max {Vpp / Io} est assez non linéaire en raison du puits de courant de l'émetteur DC et a le plus faible ESR au-dessus de Vo> 2Vdc (au-dessus de Vee), ce qui provoque également le Vo (sat) qui est beaucoup plus qu'un simple émetteur commun ( CE) Vce (sat). Étant donné que les CE sont des pompes actuelles qui se tournent vers des commutateurs lorsqu'elles sont saturées, pour une sortie ESR faible, elles utilisent au moins des collecteurs communs à 2 étages.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75