Consejos para analizar circuitos con múltiples amplificadores operacionales y bjts

En un ejercicio de tarea, necesito dibujar el gráfico Vout-vs-Vin, obteniéndolo primero analíticamente. Sé que Ur y Vin no son negativos, y el circuito se muestra aquí:

Parece que hay mucha simetría en el circuito, y que este circuito aparentemente complicado puede dividirse en algunos más pequeños. Las cuatro etapas del amplificador operacional se parecen al amplificador logarítmico clásico, sin embargo, creo que de alguna manera podemos evitar invocar la función en este análisis. ACTUALIZACIÓN : Aquí hay un gráfico de barrido de CC Lt-spice que hice para R = 0.5k, y Ur = 5V. Parece que Q3 estaba inicialmente saturado y luego se apagó. $\ln$

Al analizar circuitos complejos, debe poder descomponer el circuito general en subcircuitos que ya ha hecho. Entonces necesita comprender cómo funciona cada subcircuito. Puede hacer esto por simulación o investigar un poco y encontrar circuitos similares. El siguiente paso es encontrar algunas ecuaciones si es posible para describir los subcircuitos.

La superposición es su amiga, elimine y agregue diferentes partes del circuito o sustituya tensiones y corrientes. Observe cómo funcionaría el circuito sumador sin Q2. Luego agréguelo y vea qué sucede. Simule también el circuito de registro "verde" con una entrada de onda sinusoidal. Ejecute barridos de frecuencia o un análisis de CA si el diseño se refiere al dominio de la frecuencia. Este circuito tiene un voltaje fijo que lo hace agradable porque la mitad del circuito está funcionando a un valor fijo de CC, lo que facilita el análisis de ecuaciones.

Aquí hay información que he encontrado en los circuitos de registro: IC de registro integrado Maxim

Comience por volver a dibujar el circuito de manera que pueda identificar los subcircuitos y la retroalimentación (Nota: usé Vdd en lugar de Ur ):

Puede ver 4 subcircuitos, todos con solo 2 pines. Para todos ellos, puede escribir una función de transferencia Iin / Vout o Vin / Vout .

También es útil identificar ciertas corrientes y sus direcciones dado que se da la polaridad de algunos voltajes, y que usted sabe que hay una tierra virtual en todas las entradas negativas a los Op-Apms.

Finalmente observe la ruta de retroalimentación, que toma el voltaje de la salida y realimenta una corriente de 3 * Vout / * (2R) .

Ahora tiene todas las herramientas que necesita para construir su solución analítica. Sin embargo, tenga en cuenta que la retroalimentación podría ser positiva bajo ciertas condiciones, lo que hará que su circuito sea ferroviario.

Algunos consejos extra :

Analice el circuito sin retroalimentación primero. Es decir, cortar la línea que dice comentarios. Entonces puede saber si la retroalimentación es positiva (se agrega a la entrada cuando la entrada aumenta) o negativa.

Para empezar, considere OP3 Q3, ahora si el opamp está en su región lineal, los dos voltajes de entrada serán lo suficientemente idénticos, y la entrada no inversora está vinculada a 0V, por lo que la salida se dividirá de manera que Ic (Q3) = Ur / R + Iin (La entrada a la sección), y la entrada a la sección es un nodo de tierra virtual.

Ebbers moll le dará el voltaje de salida opamp (= Vbe) en términos de Ic y, por lo tanto, en términos de corriente de entrada.

El mismo tipo de razonamiento se aplica a OP4 / Q4, pero aquí la corriente de entrada es Vout / 2R.

A continuación, considere OP1 / Q1, en la región lineal nuevamente Ic (Q1) debe ser igual a Ur / R (para que las entradas de opamp sean iguales) Así que ebbers moll le dará el Vbe requerido, tenga en cuenta que la base ahora está sesgada a la misma ( Voltaje ligeramente negativo como el emisor de Q3, por lo que el optput de OP1 debe ser más negativo que eso).

Ahora se puede calcular Ic (Q2) (los ebbers se vuelven a moldear), ya que conocemos Q4s Vbe.