Мені потрібно проаналізувати схематично, і у мене виникають проблеми з цією частиною:
Річ у тім, що я зовсім не отримую корисність N-канального MOSFET на виході підсилювача. Хтось може пояснити мету цього компонента?
Тому що я думаю, перетворення було б здійснено навіть без цього транзистора.
Відповіді:
Ця схема перетворює напругу в струм, як ви бачите у функції передачі.
Транзистор не має значення для розрахунку вихідного струму, який залежить тільки від вхідної напруги та R1.
Зі схеми ви можете зрозуміти, що:
Але якщо Opamp знаходиться в регіоні з високим рівнем прибутку, у вас також буде це (в ідеалі):
Тому ви можете порівняти правильний член обох рівнянь і отримати:
Транзистор призначений для керування вихідним струмом залежно від напруги затвора. Подумайте про це так: Opamp зробить все, що потрібно, щоб його вхід був рівним, і це буде означати подачу напруги, щоб R1 * Iout дорівнював Vin. Співвідношення Iout і Vo (opamp) встановить транзистор.
Так транзистор буде виконувати реальне VI перетворення, створюючи цикл зворотного зв'язку з підсилювачем.
Тому що я думаю, перетворення було б здійснено навіть без цього транзистора.
Операційний підсилювач встановлюватиме напругу на основі входів, а не струм - це звичайний підсилювач за зовнішнім виглядом схематичного символу, а не операційний підсилювач надпровідності (ОТА), який встановлював би струм на основі входів.
Крім того, об'єм струму, який може підсилити або підключити підсилювач, як правило, дуже малий, тому навіть OTA без зовнішнього "буфера", як схема MOSFET, мав би надзвичайно обмежений діапазон V-I-I.
Якщо це все ще не має сенсу для вас, будь ласка, поясніть, чому ви думаєте, що перетворення буде здійснено без транзистора.
Подумайте про схему таким чином. Припустимо, що ваш сигнал Vin дорівнює нулю, вихід підсилювача дорівнює нулю, і через це сигнал на затворі MOSFET дорівнює нулю, MOSFET не веде, і згодом сигнал на інвертуючому вході MOSFET дорівнює нулю .
Припустимо, що сигнал Вина йде на 1В. Зараз між різними входами підсилювача існує різниця в 1 В. Вихід з підсилювача почне скорочуватися до позитивної рейки, оскільки неінвертуючий вхід вище, ніж інвертуючий вхід, а оскільки MOSFET вимкнено, операційний підсилювач відкритого циклу з надзвичайно високим коефіцієнтом посилення. Врешті-решт, вихідна напруга підсилювача досягне порогу вхід-джерело MOSFET, і воно почне проводити.
Одне з небагатьох речей може статися зараз.
Якщо зовнішнє підключення до стоку MOSFET перейде до джерела напруги, MOSFET почне керувати струмом, який протікає через нього, як функція напруги затвора. Струм через MOSFET створює падіння напруги через R1. Напруга на R1 - це зворотний зв'язок - ми більше не відкриваємося, оскільки напруга R1 подається на неінвертуючий вхід. Система досягне рівноваги, коли генерується достатня вихідна напруга для підсилювача для управління MOSFET, щоб дозволити стільки току, що протікає через R1, щоб створити ідентичний перепад напруги до Vin, і збереже рівновагу, регулюючи вихідний підсилювач як Vin (або динамічний MOSFET) опір) зміни.
Якщо зовнішнє з'єднання не підключено до джерела напруги, через R1 не буде протікати струм, підсилювач залишатиметься відкритим, а вихідна напруга підсилювача вийде на максимально можливий позитивний вихід. MOSFET буде ввімкнено, але нічого не робить.
Перевага такого підходу полягає в тому, що невеликий, відносно «слабкий» підсилювач (з точки зору можливості приводу) може використовуватися для управління десятками, сотнями, навіть тисячами ампер - це лише питання розміру MOSFET і управління потужністю здатність сенсорного резистора.
Це (як пояснює підпис) перетворювач напруги в струм. Напруга у верхній частині R1 дорівнює (струм зливу джерела через Q4) / 100. Операційний підсилювач буде працювати в режимі "послідовник напруги", збільшуючи його вихід, поки не досягне рівноваги з двома вхідними клемами.
Таким чином, ефект - мийка струму . Це не залежить від напруги, при якій протікає цей струм (від чогось відключеного праворуч від цієї діаграми). Зважаючи на те, що opamps - це пристрої, що базуються на напрузі, досить важко досягти такого ж ефекту лише за допомогою резисторної мережі на виході.
Таке розташування також дозволяє отримати більший MOSFET і слабший підсилювач, ніж намагатися зробити це все в одному.
Аналіз цієї топології, включаючи проблеми стійкості, дуже добре розглядається в цій роботі TI. Стабільність операційного підсилювача Частина 5 з 15
Буде корисно прочитати попередні частини, щоб повністю зрозуміти. Але вони також доступні в Інтернеті.
EDIT: вибачте, що BJT в моєму документі. Але все одно, це гарний документ ...