¿Este problema de circuito tiene una solución sin un amplificador operacional?

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Estaba revisando la definición de seguidor de voltaje en este sitio http://www.learningaboutelectronics.com/Articles/Voltage-follower

Y se presentó un problema básico, y un seguidor de voltaje del amplificador operacional como la solución.

¿Se puede resolver este problema sin un amplificador operacional?

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operational-amplifier circuit-analysis voltage-divider soundlikefiziks
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¿Estás preguntando por razones prácticas, o simplemente por curiosidad? Estoy bastante seguro de que el amplificador operacional es la mejor manera de lidiar con él. Pero si el voltaje no tiene que ser demasiado preciso, puede ser posible hacerlo con algunos transistores.
mkeith
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Para una carga conocida y constante, se resuelve trivialmente solo factorizando la carga en el cálculo del divisor. Utiliza un sistema de retroalimentación (op-amp u otro) para una carga desconocida o variable.
Chris Stratton
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¿Cuál es la pregunta real aquí? No todos van a hacer clic en el enlace para descubrirlo.
Sean87
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Si, más o menos. En contraste con el dibujo que muestra claramente una resistencia de carga fija. Para la carga fija representada, puede hacer que la resistencia superior sea de 100 ohmios (¡con la potencia nominal adecuada!) Y dejar el lugar para la resistencia inferior desocupada. Pero muchas cargas reales varían en uso.
Chris Stratton
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Si. Dependiendo del objetivo REAL y de lo que esté disponible, este circuito podría reemplazarse con muchas cosas. Por ejemplo, podría reemplazar el amplificador operacional con un regulador de voltaje de 5V. Técnicamente, eso no es un amplificador operacional.
mkeith

Respuestas:

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Oh cielos. Veo una solución de diodo / BJT y una solución MOSFET.

Nadie hizo las obvias soluciones de solo BJT.

Así que también podría agregarlos también, ahora:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Aquí, estoy comenzando con un seguidor de PNP y conectándolo en cascada con un seguidor de NPN (a la izquierda) o, conectando en cascada a un seguidor de NPN por un seguidor de PNP (a la derecha). De cualquier manera, si configura las cosas para que entonces las corrientes del colector serán similares y , por lo tanto, los valores V B E también serán similares. (Se puede ajustar fácilmente, por supuesto, para ajustarlo mejor).R1≈R2Vsimi

Vsimi

Coloque un divisor de resistencia en la entrada, si lo desea.

¿Cómo se perdió esta idea? No lo sé.

jonk
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Entonces, ¿R2 sería la carga de 100 ohmios que coincidiría con un 100ohm en R1 y la unión de dos resistencias de 10k iría en la entrada?
soundslikefiziks
R2 R2Q2R1≈R260 60mV
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@soundslikefiziks "¿Seguidor de PNP + NPN en cascada?" No sé si tiene nombre. Hmm ... ¿Esto significa que incluso a través de miles de ingenieros han descubierto, redescubierto y aprendido sobre este circuito durante muchas décadas ... que nadie lo ha llamado? Ah hah !! ¡Reclamo esta topología de circuito muy pisoteada, pero aún sin nombre, y de aquí en adelante nombrarla y llamarla el circuito "JK-Follower"! ;) Que el nombre viva y prospere.
jonk
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@soundslikefiziks Genial para escuchar. ¡Ahora solo envíe esto a los autores de libros de texto! Podemos agregar JK-Follower al pedestal Darlington y Sziklai.
jonk
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@SpehroPefhany Si fuera un poco serio, podría hacerlo. Ha sido maravilloso en el pasado y no me lo pensaría dos veces antes de escribir. (Sin embargo, probablemente todavía esté terriblemente ocupado.) Pero como estoy seguro de que lo sabe, solo estoy bromeando. Sin embargo, probablemente vi esta idea por primera vez alrededor de 1990, debido a la segunda edición de AofE. La mala memoria me impide estar seguro. Miré en las ediciones segunda y tercera, anoche, encontré el circuito pero no lo encontré con nombre. ¿Quizás debería escribir solo para ver si sabe dónde escuchó por primera vez?
jonk
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Aquí hay una ligera variación en la respuesta de Tony. Si te gusta, por favor vota su respuesta también.

En su circuito, D1 básicamente cancela la caída de voltaje Vbe de Q1.

En este circuito, se supone que M1 cancela los Vgs (th) de M2. La idea es que al usar MOS, cargaremos el divisor aún menos. Sin embargo, si los Vgs (th) de M1 y M2 no coinciden estrechamente, el circuito de Tony puede producir un mejor resultado.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

mkeith
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esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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¿Por qué necesitamos el diodo aquí? ¿Hay otro propósito para esto que no sea aumentar ligeramente el voltaje a través de R3?
soundslikefiziks
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Otra solución que no utiliza un amplificador operacional es un LDO.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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El diodo y el método del seguidor del emisor complementario, anulan el desplazamiento creado al almacenar en búfer alguna relación R.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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El problema con la mayoría de estas respuestas BJT es que la impedancia de entrada es baja. Eso significa que lo que sea que lo alimente debe tener una impedancia aún menor. Además, los pull-ups y Hfe configuran la corriente de la unidad, por lo que usted está muy limitado en lo pequeña que puede ser la carga.

Los seguidores de voltaje en realidad tienen cinco requisitos.

  1. El voltaje de salida debe seguir el voltaje de entrada
  2. La impedancia de entrada debe ser alta
  3. La impedancia de salida debe ser baja.
  4. La salida debe ser push-pull.
  5. La salida debería poder conducir cerca, si no del todo, a ambos rieles.

El circuito a continuación proporciona un seguidor de voltaje push-pull con una impedancia de entrada mucho más alta y una impedancia de salida más baja.

Sin embargo, es importante encontrar MOSFET duales / emparejados con bajos Vgs y Rds_on.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Sin embargo, no recomendaría este para rastrear señales de alta frecuencia.

Por supuesto, para cuando agregue todo lo que utilizó, mucho más bienes raíces y costos que un simple circuito de amplificador operacional.

Trevor_G
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Las dos resistencias de 10K podrían reemplazarse con dos diodos Zener de 5V. Sin embargo, no sería tan bueno como usar un amplificador operacional. Depende de qué tan estable sea el 5V para la carga. Esto tiene el potencial de ser muy derrochador de energía, especialmente si la fuente de 10V es alta.

De hecho, la resistencia superior de 10K podría reemplazarse por una Zener de 5V y la inferior quedaría abierta.

Si se requiere un divisor de voltaje resistivo, las resistencias de 10K podrían reemplazarse con 10 ohmios o menos. Use 1 ohm por ejemplo. Muy derrochador.

atrapasueños
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atrapasueños
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Su respuesta abarca la forma de vida "muy derrochadora". Nadie en su sano juicio los implementaría en realidad. Su respuesta es apenas aceptable para simulaciones. Esta no es una respuesta correcta para ser utilizada en la vida real.
Harry Svensson
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dos diodos Zener de 5V en serie pueden significar amperios si el total real Vz> Vcc .... = pérdida de potencia y probablemente pérdida de humo. 2x10 ohmios no es mucho mejor. Sin embargo, la sugerencia media es aceptable si la carga es consistente.
Trevor_G