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projekte:opv:start

Diskrete Operationsverstärker

Es werden Operationsverstärker mit diskreten Bauelementen realisiert.

Symbolbild

Aufbau 1: Bipolare Folded Cascode mit einfacher Ausgangsstufe

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.

Simulation

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

Layout

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

Aufbau/Messungen

Aufgebaute Leiterplatte

Dimensionierung

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

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

Übertragungskennlinie

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

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

dynamisches Verhalten

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!

Messwerte

Parameter Wert Bemerkung
$V_{cc}$ ±5V
$I_{cc}$ 10mA beide Rails
$A_D$ 71dB
CMRR
$f_T$ bisher nicht messbar
SR bisher nicht gemessen
$U_{Amax}$ 4.23V
$U_{Amin}$ -5V
$U_{off}$ -2mV etwa
projekte/opv/start.txt · Zuletzt geändert: 2015/01/26 16:33 von thasti