Diskrete Operationsverstärker

Es werden Operationsverstärker mit diskreten Bauelementen realisiert.

Eine Folded-Cascode-Stufe wurde aufgebaut. Die Realisierung erfolgt mit einfachen Bipolartransistoren (NPN: BC817, PNP: BC807) Arbeitswiderstände wurden als Stromquellen realisiert. Die Ausgangsstufe ist einfach aufgebaut: Eine Emitterstufe mit hoher Spannungsverstärkung aber hohem Ausgangswiderstand, gefolgt von einem Emitterfolger als Spannungsfolger mit niedrigem Ausgangswiderstand.

Ein Modell wurde in LTspice erstellt. Es trat das Phänomen auf, dass bei zu geringen Arbeitspunktströmen (100uA) der Ausgang eine Schwingneigung entwickelt.

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Der Schaltplan wurde in Eagle überführt und eine Leiterplatte geroutet. Es ist geplant, den Verstärker aufzubauen und seine Parameter genauer zu untersuchen.

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Der Querstrom wird für eine Versorgungsspannung von ±5V auf 1mA festgelegt. Zusätzliche Basisströme werden bei der Dimensionierung vernachlässigt, da der absolute Stromwert unkritisch ist.

$R = \frac{U}{I} = \frac{5V + 5V - 2 \cdot 0,7V}{1mA} = 8600 \Omega$

Der Verstärker wird ohne Rückkopplung betrieben und die Übertragungskennlinie aufgenommen. Daraus können Offseteingangsspannung und Spannungsverstärkung $A_D$ bestimmt werden.

• Hysterese ist vorhanden (<1mV) - unterschiedlicher Offset bei pos. und negativem Nulldurchgang
• Sinus, 1 kHz, 500 mVpp
• X: 5mV / DIV, 0,5 DIV 10% bis 90%, X = 2,5mV
• Y: 2V / DIV, 4,5 DIV 10% bis 90%, Y = 9V

$A_D = 20 \cdot log(\frac{9V}{2,5mV}) = 71dB$

Der Verstärker wird als invertierender Verstärker mit Verstärkung 5 betrieben. Der Frequenzgang bis zur Transitfrequenz wird aufgenommen.

Leider schwingt der OPV aktuell bei jedweder Form von Rückkopplung bei einer hohen Frequenz. Phasenreserve untersuchen!