Composants «standard»…?

En classe, nous concevons quelques circuits différents et il utilise des diodes et des amplificateurs opérationnels. Tout va bien sur papier et tout a du sens. Ceux-ci ne sont considérés que comme une "diode" ou "opamp".

Alors j'ai fait une simulation sur pspice. Cependant, en fonction de la diode ou de l'ampli-op, je choisis les résultats que j'ai obtenus étaient complètement différents. Il y avait de nombreux amplis et diodes à choisir dans la liste des composants.

Jusqu'à présent, je pensais simplement qu'une diode est une diode ou un ampli-op est un ampli-op car il n'y a jamais eu plus de détails sur eux. Rien de tel qu'une résistance ou un condensateur où vous devez choisir la bonne valeur pour que tout fonctionne.

Je me demandais donc quand les gens disent "utiliser un ampli op". Existe-t-il un opamp standard commun / spécifique qui est le plus utilisé?

Même chose avec les diodes. Y a-t-il une diode standard à utiliser en toutes circonstances ... sauf indication contraire.

Après y avoir réfléchi, qu'en est-il des transistors également?

Voici les types auxquels je pense immédiatement quand quelqu'un dit "diode", "op-amp", ...

• Ampli opérationnel : LM741 . Le premier circuit intégré d'ampli op "facile à utiliser" sur le marché.
• Diode: 1N4001 . Diode au silicium à usage général bonne jusqu'à une tension de blocage de 50 V et un courant de 1 ampère. Les 1N4002, 1N4003, etc. sont des diodes similaires avec des tensions nominales plus élevées.
• Transistor: 2N2222 . Transistor de jonction bipolaire NPN. Le 2N2907 est apparemment l'équivalent PNP.
• Régulateur de tension (linéaire): série LM78xx , c'est-à-dire le LM7805 pour 5 V, le LM7812 pour 12 V.
• Logique numérique, c'est-à-dire portes NAND, etc.: séries 7400 et 4000 .

Ce sont des pièces de base extrêmement courantes. Si vous entrez dans un magasin de loisirs et demandez une centaine de transistors, sans rien spécifier d'autre, vous obtiendrez probablement un sac de 2N2222.

Cela ne veut pas dire que ces pièces sont utiles pour tout - elles ont des limites de tension, de courant, de vitesse, de précision, etc. Mais si vous devez choisir un type de composant aux fins d'une simulation SPICE, ceux-ci fonctionneront bien.

Edit: Pour référence, voici les "pièces par défaut" que vous obtenez dans CircuitLab:

• Ampli Op TL081
• Diode 1N4148
• Diode Zener 1N4733A
• NPN BJT 2N3904
• PNP BJT 2N3906
• MOSFET canal N IRF530
• MOSFET canal P IRF9530
• JFET canal N J310
• JFET canal P J271

Voir TUP TUN DUS DUG pour une liste des transistors et diodes "universels" à petit signal souvent utilisés de manière interchangeable dans les exemples de circuits publiés ( par exemple )

Voici un lien vers un scan d'une page originale par Elektor Magazine , qui a inventé l'expression TUP TUN DUS DUG. Ils l'utilisent à peine aujourd'hui (et certaines parties peuvent être devenues obsolètes), mais c'est toujours un concept valide et il est bon de savoir d'où il vient. Si vous planifiez une conception, aujourd'hui, avec des pièces de deuxième source à l'esprit, vous faites essentiellement la même chose.

Ce que les gens considèrent comme le transistor «commun» ou «de base» est généralement un BJT à petit signal NPN, mais le type exact varie d'un endroit à l'autre et au fil du temps. En tant qu'amateur occasionnel, j'utilisais BC108 puis BC547 mais j'achetais n'importe quoi à bas prix ( par exemple ) et j'ai l'habitude de voir 2N3704 et de traduire cela en BC547 avec les fils dans le mauvais ordre.

Il ne semble pas y avoir de MOSFET "universel" à petit signal équivalent?

En comparaison, le 1N4148 se trouve beaucoup plus uniformément dans les exemples.

Le 741 opamp semble tenir une position similaire même si apparemment ce n'est généralement plus un bon choix.

Lorsqu'il s'agit d'un ampli opérationnel générique (plutôt que standard), d'une diode, d'un transistor, etc., il s'agit de la fonction de base de l'appareil sans tenir compte des critères de circuit spécifiques tels que la plage de tension, la consommation d'énergie, la vitesse de fonctionnement, etc.

Par exemple. Si vous prenez l'ampli opérationnel, vous vous attendez à ce qu'un appareil ait deux entrées (inverseuse et non inverseuse), un gain en boucle ouverte élevé, des entrées à haute impédance et une sortie à faible impédance. Vous vous attendez également à ce qu'il fonctionne de manière prévisible dans les `` circuits standard '' tels que l'amplificateur inverseur / non inverseur, l'intégrateur / différenciateur, le comparateur, etc.

En d'autres termes, pratiquement n'importe quel ampli op peut être utilisé comme un plug-in de remplacement et fonctionne toujours.

Pour des applications spécifiques, il peut être important que la sortie ait une plage complète ou que la largeur de bande de fréquence ait une valeur élevée ou qu'elle puisse être utilisée avec une seule tension d'alimentation basse. Dans ce cas, vous devez spécifier le type d'appareil à utiliser dans le circuit.

Les diodes génériques sont soit de petits types de signaux utilisés pour détecter des signaux CA, soit des types de redresseurs - utilisés pour la conversion d'alimentation CA / CC. Même ici, vous devez généralement indiquer le type Silicium ou Germanium.

Des diodes spécifiques seront choisies en fonction de la tension, du courant, de la fréquence, de la construction, etc.

Les transistors génériques - (NPN ou PNP) sont triés initialement par puissance nominale - petit signal, puissance moyenne ou puissance élevée. On supposera que le gain pour un petit type de signal sera d'au moins 100 et le type haute puissance aura un gain d'environ 10. Un type typique de petit signal (NPN) pourrait être un 2N2222

Bien sûr, pour des circuits spécifiques, vous devez tenir compte des tensions nominales, de la plage de fréquences, etc.

Les types de composants standard généraux que vous recherchez sont plus précisément appelés «diode idéale» et «ampli op idéal». Les composants idéaux peuvent être utilisés pour représenter de vrais composants électriques et n'existent pas dans le monde réel. Les équations analytiques et l'intuition sont souvent grandement simplifiées en utilisant des composants idéalisés au lieu de modèles plus réalistes. Lorsque vous discutez ou simulez des circuits à un niveau idéal, aucun appareil ou numéro de modèle spécifique ne doit vous venir à l'esprit. Lorsque les gens disent «utiliser un opamp» dans un cadre théorique, ils se réfèrent généralement à un opamp idéal. C'est ce que cela signifie lorsque nous disons «ampli op idéal»:

Opamps idéaux

Un ampli op idéal est généralement considéré comme ayant les propriétés suivantes:

• Gain infini en boucle ouverte
• Plage de tension infinie disponible en sortie
• Bande passante infinie avec déphasage nul et vitesse de balayage infinie
• Impédance d'entrée infinie et donc courant d'entrée nul et tension de décalage d'entrée nulle
• Impédance de sortie nulle
• Zéro bruit
• Taux de rejet infini en mode commun (CMRR)
• Rapport de rejet d'alimentation infini.

Ces idéaux peuvent être résumés par les deux "règles d'or":

1. La sortie tente de faire tout ce qui est nécessaire pour faire la différence de tension entre les entrées à zéro.
2. Les entrées ne tirent aucun courant.

La première règle ne s'applique que dans le cas habituel où l'ampli-op est utilisé dans une conception en boucle fermée (rétroaction négative, où il y a une sorte de chemin de signal renvoyant de la sortie à l'entrée inverseuse). Ces règles sont couramment utilisées comme une bonne première approximation pour analyser ou concevoir des circuits d'ampli-op.

Aucun de ces idéaux ne peut être parfaitement réalisé. Un ampli opérationnel réel peut être modélisé avec des paramètres non infinis ou non nuls en utilisant des résistances et des condensateurs équivalents dans le modèle d'amplificateur opérationnel. Le concepteur peut alors inclure ces effets dans les performances globales du circuit final. Certains paramètres peuvent s'avérer avoir un effet négligeable sur la conception finale tandis que d'autres représentent des limitations réelles des performances finales qui doivent être évaluées.

Ce diagramme montre un circuit équivalent d'un amplificateur opérationnel qui modélise certains paramètres résistifs non idéaux. D'après les propriétés d'un opamp idéal ci-dessus, un opamp idéal aurait:

• $R_{in} = \infty$
• $R_{out} = 0$

Si vous utilisez un outil tel que PSPICE, il existe généralement un modèle d'opamp idéal (peut-être OPAMP). Sinon, il est assez simple d'en créer un à l'aide de composants idéalisés. N'oubliez pas que les vrais amplis opérationnels diffèrent du modèle idéal à divers égards.

Gardez à l'esprit la distinction entre les modèles de circuits idéaux et les modèles de circuits réalistes. Tous les composants électroniques de base ont un modèle idéal qui peut être utilisé pour plus de simplicité. Si le composant a un numéro de modèle, il modélise un composant réel plutôt qu'un composant idéal. Les outils de conception nomment généralement les modèles idéaux avec le nom générique, par exemple "RÉSISTANCE", "CONDENSATEUR", "OPAMP", etc.

Source: diagramme et texte explicatif de Wikipédia.

Il n'y a pas d'ampli op, de diode ou de transistor "standard".

Il existe cependant des appareils «communs». Par exemple: la configuration de l'ampli-op 741 est un peu "classique".

Quoi qu'il en soit, il est parfaitement bien que vos résultats diffèrent pour différents composants. Le taux de différence dépend de la configuration du circuit que vous implémentez. Par exemple: le gain en boucle ouverte d'un ampli-op devient insignifiant une fois que vous l'utilisez en boucle fermée avec rétroaction négative.

Je me souviens de ma frustration lorsque j'ai découvert que l'électronique analogique n'obéit pas aux modèles et équations simplifiés développés dans les classes de premier cycle et de cycle supérieur. Posez des questions spécifiques sur ce forum et la communauté vous aidera à surmonter de réelles difficultés.

Quand les gens disent "utiliser un ampli-op", il y a une déclaration cachée qui suppose que l'application ne s'en souciera pas si le véritable ampli-op n'a pas: -

• Gain et vitesse de balayage infinis
• Aucune entrée de décalage de phase parasite vers la sortie
• Tension de décalage d'entrée nulle
• Courants de polarisation et de décalage d'entrée zéro
• Impédance d'entrée infinie
• Rejet parfait du mode commun
• Réjection parfaite de l'alimentation
• Génération de bruit et de courant nul
• Impédance de sortie nulle
• La capacité de conduire des tensions vers l'un ou l'autre rail d'alimentation à partir de la sortie
• La possibilité d'entrer des tensions sur l'un ou l'autre rail d'alimentation

Il y en a probablement beaucoup plus que j'ai oublié.

De nombreuses applications d'amplificateurs opérationnels ne se soucient pas de ces choses, mais il existe également de nombreuses configurations d'amplificateurs opérationnels qui nécessitent un bruit assez faible ou un gain et une vitesse de balayage assez élevés, etc. De quoi as-tu besoin. Bien sûr, les simulateurs aident et c'est là que vous avez découvert des variations qui signifient qu'une application fonctionnera avec l'ampli op A mais pas l'ampli op B.

Pour les amplis-op, je ne me soucie pas de payer un peu plus - je choisis toujours par défaut un quad OP4177 - probablement le meilleur ampli-op quad disponible pour les vitesses faibles à moyennes. Si je veux des fonctionnalités rail-à-rail, une vitesse moyenne et une alimentation basse tension, je dégage l' AD8606 .

Pour les diodes, la tension nominale, le courant nominal et les temps de récupération inverse sont généralement les premières choses que je recherche, mais, dans certaines applications, je choisirai schottky en raison de leur faible chute de tension directe.

Les BJT et FET sont les mêmes que les amplis opérationnels - il y a beaucoup de paramètres mais mon petit signal par défaut BJT est le BC547 et pour les hautes fréquences c'est le BFR92.