Ist ein Operationsverstärker ein Mix aus diversen Transistoren, die in Reihe und parallel verschaltet sind?
Schau dir doch einfach mal einen Schaltplan an. Mal abgesehen davon ist deine Frage zu unspezifisch um irgendeine gute Aussage darüber zu treffen.
Ja.In manchen Datenblättern ist ein Ersatzschaltbild dazu.
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LM741.png
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Hobbybastler schrieb: > Ist ein Operationsverstärker ein Mix aus diversen Transistoren, Ja > die in > Reihe und parallel verschaltet sind? Nein. Wie soll man bei einem Dreipol Reihe oder parallel definieren? Im Anhang ist ein Schaltbild des legendären LM741.
Hobbybastler schrieb: > Ist ein Operationsverstärker ein Mix aus diversen Transistoren, die in > Reihe und parallel verschaltet sind? Ja, so ziemlich jedes IC besteht intern aus einer Anordnung von Transistoren ("Reihe und parallel" trifft es nicht wirklich), vom NE555, über Schieberegister, Schaltregler bis hin zu Mikrocontrollern, die aus Millionen von Transistoren bestehen.
Bratmaxxe schrieb: > Ja.In manchen Datenblättern ist ein Ersatzschaltbild dazu. Wieso "Ersatzschaltbild"? Parasitäre Bauelemente werden dort eher nicht dargestellt. Insbesondere bei älteren OPs findet man ziemlich konkret die Schaltung (s. Beispiele oben).
Hobbybastler schrieb: > Ist ein Operationsverstärker ein Mix aus diversen Transistoren, > die in Reihe und parallel verschaltet sind? und Widerständen und zumindest einem Kondensator, manchmal Z-Dioden. Der Trick ist halt, WIE die Bipolar und MOSFET Transistoren verschaltet sind.
Ein Operationsverstärker besteht im wesentlichen aus * einer Eingangsstufe (Differenzverstärker mit einem invertierenden und einem nicht-invertierendem hochohmigen Spannungs-Eingang), * einer Anpassungsstufe zur Potentialverschiebung und Verstärkung. * einer weiteren Verstärkerstufe. * einer niederohmigen Ausgangsstufe (Leistungsstufe mit Spannungs-Ausgang). Für den Betrieb ist es dabei wichtig, dass der Arbeitspunkt (für symmetrische Spannungsversorgung) so gelegt ist, dass die Ruhepotentiale an beiden Eingängen und am Ausgang idealerweise auf Null Volt liegen. Das ist u.a. die Aufgabe der oben erwähnten Potentialverschiebung.
Danke für die vielen Infos. Man sieht ja sogar, dass Kondensator und Widerstände verbaut sind. Für mich stellt sich die Frage, wie man auf die Idee kommt, sowas zu entwickeln. Müssen ziemlich kluge Menschen gewesen sein.
Hobbybastler schrieb: > Danke für die vielen Infos. Man sieht ja sogar, dass Kondensator > und > Widerstände verbaut sind. > > Für mich stellt sich die Frage, wie man auf die Idee kommt, sowas zu > entwickeln. Müssen ziemlich kluge Menschen gewesen sein. Zu den Kondensatoren: Wichtig ist noch, dass zur Kopplung der einzelnen Stufen keine Kondensatoren benutzt werden, da der IC ja auch für Gleichspannungen arbeiten können muss (wichtig für Gleichspannungs-Gegenkopplung zur Arbeitspunkt-Stabilisierung). Noch was: So ein Verstärker hat deswegen eine sehr hohe Verstärkung (bis zu 120dB), damit seine Eigenschaften (Anwendung als Verstärker, Integrator, Wandler...) praktisch ausschließlich durch die äußere Beschaltung festgelegt werden können (Prinzip und Eigenschaften der Gegenkopplung).
Hobbybastler schrieb: > Für mich stellt sich die Frage, wie man auf die Idee kommt, sowas zu > entwickeln. Müssen ziemlich kluge Menschen gewesen sein. Oh ja! Wenn es dich interessiert, lies dich z.B. mal ein bisschen in die Biographie von Bob Pease und Bob Widlar ein, beide Pioniere auf dem Gebiet der IC-Entwicklung
Hobbybastler schrieb: > Für mich stellt sich die Frage, wie man auf die Idee kommt, sowas zu > entwickeln. Müssen ziemlich kluge Menschen gewesen sein. Klug alleine reicht nicht aus, es müssen entsprechende Anforderung von Kunden und das dafür notwendige Kapital vorhanden sein. In meiner Erinnerung war die US-Raumfahrt in den '60ern der Druck und auch der Geldgeber, über kompakte und leichtere Schaltungen nachzudenken und da lag die Idee nicht so fern, mehr als einen Transistor in ein Gehäuse zu packen. Man bedenke, es gab nicht nur die Idee dazu, man brauchte auch die Technologie und Anlagen um Wafer herzustellen und darin die Strukturen zu implementieren. Ich erinnere mich noch an meine Bundeswehrzeit: da war ein Operationsverstärker eine Einschub-Europlatine mit einer Röhre drauf ...
Man muss unterscheiden: Die Grundlagen der Schaltungstechnik für Operationsverstärker sind schon sehr lange bekannt. Lange bevor es Transistoren gab, gab es so etwas auch schon mit Röhren. Später erst recht mit einzelnen Transistoren, und dadurch, dass es die auch - im Gegensatz zu Röhren - mit "umgekehrter Polarität" gab, wurden die Schaltungen noch effizienter. Sie in ein IC zu gießen, ist der zweite Aspekt. Das betrifft aber nicht nur Operationsverstärker. Das ist eine Frage der Technologie, nicht eine Frage der Schaltungsentwicklung. Es ist keine Raketenwissenschaft für sehr kluge Menschen, sich eine Schaltung für einen Operationsverstärker auszudenken, wenn man weiß, wie sich ein Transistor (und ein Widerstand und ein Kondensator) verhält. Das lernt man im (Selbst-)Studium, auch beim beim Basteln. Sehr klug muss man nicht dafür sein. Wenn man weiß, wie ein Brett aussieht und was man mit Nägeln machen kann, muss man nicht klug sein, um von selber auf die Idee zu kommen, eine Kiste zu bauen. Und wenn es dann eines Tages Planken aus Aluminium und Schrauben gibt, ist das auch damit kein großer Schritt mehr. Ein Schiff aus Holz zu bauen - das ist eine andere Nummer.
HildeK schrieb: > In meiner Erinnerung war die US-Raumfahrt in den '60ern der Druck und > auch der Geldgeber Analogrechner spielten in der Zeit auch militärisch eine Rolle, da man mit ihnen ballistische Flugbahnen berechnet hat. Der Name "Operation" deutet ja schon darauf hin, wofür die Teile primär konzipiert waren: man kann (in erster Näherung) nur durch die Außenbeschaltung eine Reihe von mathematischen Operationen im Analogrechner (Addition, Subtraktion, Integration, Differentiation) damit festlegen.
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Wenn Du schon so fragst könnten dich diese Bilder/Infos interessieren: https://www.richis-lab.de/Opamp.htm
Lutz V. schrieb: > Zu den Kondensatoren: Wichtig ist noch, dass zur Kopplung der einzelnen > Stufen keine Kondensatoren benutzt werden, da der IC ja auch für > Gleichspannungen arbeiten können muss (wichtig für > Gleichspannungs-Gegenkopplung zur Arbeitspunkt-Stabilisierung). ...was ein sehr wichtiger aber nicht der einzige Grund dafür ist, ohne Kondensatoren auskommen zu wollen. Kondensatoren benötigen auf einem IC enorm viel Platz, viel mehr, als ein paar Transistoren. Ähnliches gilt für Widerstände. Deshalb bestehen derlei Schaltungen typischerweise aus sehr vielen Transistoren*) und fast keinen Widerständen und Kondensatoren. *) Sehr viel ist relativ, auf jeden Fall aber aus deutlich mehr als eine typische Verstärkerschaltung aus diskreten Bauteilen.
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Hobbybastler schrieb: > Ist ein Operationsverstärker ein Mix aus diversen Transistoren, die in > Reihe und parallel verschaltet sind? In ICs gibts teilweise auch Transistoren, die man so einzeln nicht kaufen kann, z.B. Transistoren mit mehreren Emittern.
Wenn der IC groß genug ist, sieht man die Transistoren sogar: https://shop.evilmadscientist.com/productsmenu/762 Gibt es auch als Timer: https://shop.evilmadscientist.com/tinykitlist/652 Harald W. schrieb: > In ICs gibts teilweise auch Transistoren, die man so einzeln nicht > kaufen kann, z.B. Transistoren mit mehreren Emittern. Das ist auch der Grund dafür, warum die meisten ICs nicht funktionieren, wenn man sie aus Einzelbauteilen nachbaut. Die Transistoren sehen im Schaltplan alle gleich aus, aber auf dem Chip können sie sehr unterschiedliche Eigenschaften haben. Dann sind z.B. in einer Stromquelle fünf Transistoren mit Emitter und Basis parallel geschaltet, und es kommen an den Kollektoren vier unterschiedliche Ströme raus.
Soul E. schrieb: > Wenn der IC groß genug ist, sieht man die Transistoren sogar: > https://shop.evilmadscientist.com/productsmenu/762 Einen 709 kann man noch erfolgreich mit Einzeltransistoren nachbauen, allerdings wird man zumindest für die Eingangsstufe gepaarte Transi- storen brauchen. Bei moderneren OPVs geht das aus den oben erwähnten Gründen nicht mehr.
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Die ersten OPAmp waren natuerlich mit Roehren gebaut. Und nachher kamen die diskreten. Leiterplatte und Transistoren drauf, in einem eher groesseren Plastikgehaeuse, vergossen. Ich sah mal welche 5x2x1cm. Wahrscheinlich noch mit Germaniumtransistoren.
Natuerlich kann man mit diskreten Elementen einen OpAmp bauen. Da die Transistoren nicht thermisch gleich sind wird man mit heftigen Driften leben muessen. Was auch immer nun heftig bedeutet. Was ist der Vorteil von allen Transistoren auf einem Chip ? - thermischer Gleichlauf - sehr aehnliche Verstaerkung,
Die oben verlinkten Sparkfun-Bausätze sind eher als Demonstrator gedacht. Z.B. für den Physikunterricht. Es gibt aber durchaus High End Audio-Freaks, die meinen, diskrete OpAmps klängen besser als integrierte. Entsprechend gibt es auch dafür einen Markt: https://sparkoslabs.com/discrete-op-amps/ https://sound-au.com/project07.htm https://www.hairballaudio.com/catalog/parts-store/discrete-op-amps
Jörg W. schrieb: > Analogrechner spielten in der Zeit auch militärisch eine Rolle, Richtig, das Militär hatte ich ganz vergessen! War über Jahrzehnte auch ein guter Geldgeber und Treiber. Kommt jetzt möglicherweise wieder ...
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb: > Ein Schiff aus Holz zu bauen - das ist eine andere Nummer. Der Vergleich mit Massivholz hatte von anfang an gewisse Tücken.
Purzel H. schrieb: > Natuerlich kann man mit diskreten Elementen einen OpAmp bauen. Da > die > Transistoren nicht thermisch gleich sind wird man mit heftigen Driften > leben muessen. Was auch immer nun heftig bedeutet. > Was ist der Vorteil von allen Transistoren auf einem Chip ? > - thermischer Gleichlauf > - sehr aehnliche Verstaerkung, Jep. Allgmein sehr ähnliches Verhalten, da auf dem gleichen Substrat gefertigt. Darüber hinaus geringere parasitäre Cs/Ls. Für einen Differenzverstärker ist das entscheidend. Wenn ein Transistor im Verhalten abweicht ergibts halt schon Mist.
Soul E. schrieb: > Es gibt aber durchaus High End Audio-Freaks, die meinen, > diskrete OpAmps klängen besser als integrierte. Und? Bestätigt sich das anhand der Datenblätter? Man kann ja z.B. durch Parallelschaltung von z.B. 100 Transistoren das Rauschen um den Faktor 10 verringern. In ICs ist ein solcher Aufbau kein Problem. Diskret bedeutet das viel Platz und Geld.
Harald W. schrieb: > Man kann ja z.B. > durch Parallelschaltung von z.B. 100 Transistoren das Rauschen > um den Faktor 10 verringern. Und ein Ausreißer versaut das gute Ergebnis. mfg Klaus
Harald W. schrieb: > Soul E. schrieb: > >> Es gibt aber durchaus High End Audio-Freaks, die meinen, >> diskrete OpAmps klängen besser als integrierte. > > Und? Bestätigt sich das anhand der Datenblätter? In diesen Kreisen legt man weniger Wert auf Datenblätter oder Messwerte. Da zählen mehr esoterische Beschreibungen des Klangbildes. Guck Dir doch einfach mal an, mit was für Argumenten da geworben wird: > https://sparkoslabs.com/discrete-op-amps/
Soul E. schrieb: > Guck Dir doch > einfach mal an, mit was für Argumenten da geworben wird: > >> https://sparkoslabs.com/discrete-op-amps/ Man vergleicht seine Produkte SS3601 / SS3602 mit einer Liste von relativ guten Audio OP. Jedoch hat man Spitzen OP in diese Liste nicht dabei. Dann führt man den OPA627 an, der wohl in der Liste eher die besseren Daten hat und der kostet bei Mouser in der Tat 27€. Den LT1115 kennt man wohl nicht. Gut, der kostet jetzt aktuell bei Mouser auch 10€, jedoch noch vor 4-5 Jahren eher 6€. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/lt1115fa.pdf Vielleicht hat man das Aufpeppen gerade mit dem LT1115 erreicht. mfg Klaus
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