Componentes "estándar" ...?

En clase estamos diseñando algunos circuitos diferentes y utiliza algunos diodos y opamps. Todo está bien en el papel y todo tiene sentido. Estos solo se conocen como "diodos" u "opamp".

Entonces hice una simulación en pspice. Sin embargo, dependiendo de qué diodo u opamp elijo, los resultados que obtuve fueron completamente diferentes. Allí donde hay muchos opamps y diodos para elegir en la lista de componentes.

Hasta ahora solo pensaba que un diodo es un diodo o un opamp es un opamp ya que nunca ha habido más detalles sobre ellos. No hay nada como una resistencia o un condensador donde tiene que elegir el componente de valor correcto para que todo funcione.

Entonces me preguntaba cuando la gente dice "use un opamp", ¿hay un opamp común / específico estándar que sea el general utilizado?

Lo mismo con los diodos. ¿Existe un diodo estándar para ir que se utiliza en todas las circunstancias ... a menos que se indique lo contrario?

Después de pensarlo ... ¿qué pasa con los transistores también?

Estos son los tipos en los que pienso inmediatamente cuando alguien dice "diodo", "amplificador operacional", ...

• Op-amp: LM741 . El primer IC de amplificador operacional "fácil de usar" del mercado.
• Diodo: 1N4001 . Diodo de silicio de uso general con un voltaje de bloqueo de hasta 50 V y una corriente de 1 amperio. El 1N4002, 1N4003, etc. son diodos similares con clasificaciones de voltaje más altas.
• Transistor: 2N2222 . Transistor de unión bipolar NPN. El 2N2907 es aparentemente el equivalente de PNP.
• Regulador de voltaje (lineal): serie LM78xx , es decir, el LM7805 para 5 V, el LM7812 para 12 V.
• Lógica digital, es decir, compuertas NAND, etc.: serie 7400 y serie 4000 .

Estas son partes básicas extremadamente comunes. Si entrabas a una tienda de pasatiempos y pedías cien transistores, sin especificar nada más, probablemente obtendrías una bolsa de 2N2222.

Esto no quiere decir que estas partes sean útiles para todo: tienen limitaciones de voltaje, corriente, velocidad, precisión, etc. Pero si tiene que elegir un tipo de componente para los fines de una simulación SPICE, estos funcionarán bien.

Editar: Para referencia, aquí están las "partes predeterminadas" que obtienes en CircuitLab:

• Amplificador operacional TL081
• Diodo 1N4148
• diodo Zener 1N4733A
• NPN BJT 2N3904
• PNP BJT 2N3906
• MOSFET de canal N IRF530
• MOSFET de canal P IRF9530
• JFET de canal N J310
• Canal P JFET J271

Consulte TUP TUN DUS DUG para obtener una lista de los transistores y diodos de señal pequeña "universales" que a menudo se usan indistintamente en circuitos de ejemplo publicados ( p . Ej. )

Aquí hay un enlace a un escaneo de una página original por Elektor Magazine , quien acuñó la frase TUP TUN DUS DUG. Apenas lo usan hoy (y algunas de las partes pueden haberse quedado obsoletas), pero sigue siendo un concepto válido y es bueno saber de dónde vino. Si está planeando un diseño, hoy, teniendo en cuenta las segundas partes fuente, está haciendo esencialmente lo mismo.

Lo que la gente considera el transistor "común" o "básico" es generalmente un BJT de señal pequeña NPN, pero el tipo exacto varía de un lugar a otro y con el tiempo. Como aficionado ocasional, solía usar BC108 y luego BC547, pero compraba algo barato ( por ejemplo ) y estaba acostumbrado a ver 2N3704 y traducir eso a BC547 con los cables en el orden incorrecto.

¿No parece haber un MOSFET de señal pequeña "universal" equivalente?

En comparación, el 1N4148 se encuentra mucho más uniformemente en los ejemplos.

El 741 opamp parece mantener una posición similar, aunque aparentemente ya no es una buena opción.

Cuando se refiere a un amplificador operacional genérico (en lugar de estándar), diodo, transistor, etc., se trata de la función básica del dispositivo sin tener en cuenta criterios específicos del circuito, como el rango de voltaje, el consumo de energía, la velocidad de operación, etc.

Por ejemplo. Si toma el 'amplificador operacional', esperaría que un dispositivo tenga dos entradas (invertida y no invertida), tenga una alta ganancia de bucle abierto, tenga entradas de alta impedancia y una salida de baja impedancia. También es de esperar que funcione de manera predecible en 'circuitos estándar' como amplificador inversor / no inversor, integrador / diferenciador, comparador, etc.

En otras palabras, prácticamente cualquier amplificador operacional se puede utilizar como reemplazo de un enchufe y seguir funcionando.

Para aplicaciones específicas, puede ser importante que la salida tenga un rango completo o que el ancho de banda de frecuencia tenga un valor alto o que se pueda usar un voltaje de suministro único bajo. En ese caso, debe especificar el tipo de dispositivo que se utilizará en el circuito.

Los diodos genéricos son pequeños tipos de señal utilizados para detectar señales de CA o tipos de rectificador, utilizados para la conversión de CA / CC de la fuente de alimentación. Incluso aquí, por lo general, debe indicar el tipo de silicio o germanio.

Se elegirán diodos específicos por voltaje, corriente, frecuencia, construcción, etc.

Los transistores genéricos (NPN o PNP) se ordenan inicialmente por potencia nominal: señal pequeña, potencia media o alta potencia. Se supondrá que la ganancia para un tipo de señal pequeña será de al menos 100 y el tipo de alta potencia tendrá una ganancia de aproximadamente 10. Un tipo típico de señal pequeña (NPN) podría ser un 2N2222

Por supuesto, para circuitos específicos, debe tener en cuenta las clasificaciones de voltaje, el rango de frecuencia, etc.

Los tipos de componentes estándar generales que está buscando se denominan con mayor precisión "diodo ideal" y "opamp ideal". Los componentes ideales se pueden usar para representar componentes eléctricos reales y no existen en el mundo real. Las ecuaciones analíticas y la intuición a menudo se simplifican enormemente mediante el uso de componentes idealizados en lugar de modelos más realistas. Cuando se discuten o simulan circuitos en un nivel ideal, no debe haber ningún dispositivo específico o número de modelo que se le ocurra. Cuando las personas dicen "usar un opamp" en un entorno teórico, generalmente se refieren a un opamp ideal. Esto es lo que significa cuando decimos "opamp ideal":

Opamps ideales

Por lo general, se considera que un opamp ideal tiene las siguientes propiedades:

• Ganancia infinita de bucle abierto
• Rango de voltaje infinito disponible en la salida
• Ancho de banda infinito con desplazamiento de fase cero y velocidad de respuesta infinita
• Impedancia de entrada infinita y, por lo tanto, corriente de entrada cero y voltaje de compensación de entrada cero
• Impedancia de salida cero
• Ruido cero
• Relación de rechazo infinita en modo común (CMRR)
• Relación de rechazo de fuente de alimentación infinita.

Estos ideales se pueden resumir en las dos "reglas de oro":

1. La salida intenta hacer lo que sea necesario para que la diferencia de voltaje entre las entradas sea cero.
2. Las entradas no dibujan corriente.

La primera regla solo se aplica en el caso habitual en el que el amplificador operacional se usa en un diseño de circuito cerrado (retroalimentación negativa, donde hay una ruta de señal de algún tipo que se retroalimenta desde la salida a la entrada inversora). Estas reglas se usan comúnmente como una buena primera aproximación para analizar o diseñar circuitos de amplificadores operacionales.

Ninguno de estos ideales puede realizarse perfectamente. Un amplificador operacional real puede modelarse con parámetros no infinitos o distintos de cero utilizando resistencias y condensadores equivalentes en el modelo de amplificador operacional. El diseñador puede incluir estos efectos en el rendimiento general del circuito final. Algunos parámetros pueden tener un efecto insignificante en el diseño final, mientras que otros representan limitaciones reales del rendimiento final que deben evaluarse.

Este diagrama muestra un circuito equivalente de un amplificador operacional que modela algunos parámetros resistivos no ideales. De las propiedades de opamp ideales anteriores, una opamp ideal tendría:

• $R_{in} = \infty$
• $R_{out} = 0$

Si está utilizando una herramienta como PSPICE, generalmente hay un modelo opamp ideal (quizás OPAMP). Si no, es bastante simple construir uno usando componentes idealizados. No olvide que los amplificadores operacionales reales difieren del modelo ideal en varios aspectos.

Tenga en cuenta la distinción entre modelos de circuito ideales y modelos de circuito realistas. Todos los componentes electrónicos básicos tienen un modelo ideal que se puede utilizar por simplicidad. Si el componente tiene un número de modelo, modela un componente real en lugar de un componente ideal. Por lo general, las herramientas de diseño nombran modelos ideales con el nombre genérico, por ejemplo, "RESISTENCIA", "CAPACITOR", "OPAMP", etc.

Fuente: diagrama y texto explicativo de Wikipedia.

No hay amplificador operacional, diodo o transistor "estándar".

Sin embargo, hay dispositivos "comunes". Por ejemplo: la configuración del amplificador operacional 741 es algo "clásica".

De todos modos, está perfectamente bien que sus resultados difieran para diferentes componentes. La tasa de diferencia depende de la configuración del circuito que está implementando. Por ejemplo: la ganancia de bucle abierto de un amplificador operacional se vuelve insignificante una vez que se emplea en bucle cerrado con retroalimentación negativa.

Me recuerdo frustrado cuando descubrí que la electrónica analógica no obedece a los modelos y ecuaciones simplificados desarrollados en las clases de pregrado y posgrado. Haga preguntas específicas en este foro y la comunidad lo ayudará a superar dificultades reales.

Cuando la gente dice "use un amplificador operacional" hay una declaración oculta que asume que a la aplicación no le importará si el amplificador operacional real no tiene:

• Ganancia infinita y velocidad de respuesta
• Sin desplazamiento de fase espurio de entrada a salida
• Voltaje de compensación de entrada cero
• Sesgo de entrada cero y corrientes de compensación
• Impedancia de entrada infinita
• Rechazo perfecto del modo común
• Rechazo perfecto de la fuente de alimentación
• Generación de ruido de corriente y voltaje cero
• Impedancia de salida cero
• La capacidad de conducir voltajes a cualquiera de los rieles de suministro desde la salida
• La capacidad de introducir voltajes a cualquiera de los rieles de suministro

Probablemente hay muchas más que he olvidado.

A muchas aplicaciones de amplificadores operacionales no les importan estas cosas, pero también hay muchas configuraciones de amplificadores operacionales que necesitan un ruido bastante bajo o una ganancia y una velocidad de respuesta bastante altas, etc. Luego, tiene que hacer un largo recorrido buscando en las hojas de datos para encontrar Que necesitas. Por supuesto, los simuladores ayudan y ahí es donde descubriste variaciones que significan que una aplicación funcionará con el amplificador operacional A pero no con el amplificador operacional B.

Para los amplificadores operacionales no me importa pagar un poco más, siempre uso el quad OP4177 , probablemente el mejor amplificador operacional cuádruple disponible para velocidades bajas a medias bajas. Si quiero características de riel a riel, velocidad media y un suministro de bajo voltaje, configuro el AD8606 .

Para los diodos, la clasificación de voltaje, la clasificación de corriente y los tiempos de recuperación inversa suelen ser lo primero que busco, pero, en algunas aplicaciones, elegiré schottky debido a su baja caída de voltaje directo.

Los BJT y FET son los mismos que los amplificadores operacionales: hay muchos parámetros, pero mi pequeña señal predeterminada BJT es el BC547 y para altas frecuencias es el BFR92.