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

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

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

¿Se puede resolver este problema sin un amplificador operacional?

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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 eso. Pero si el voltaje no tiene que ser demasiado preciso, puede ser posible hacerlo con algunos transistores.
@mkeith estaba fuera de "¿cómo puede ser que este problema simple solo se pueda resolver con un amplificador operacional?"
Para una carga constante conocida, se resuelve de manera trivial simplemente factorizando la carga en el cálculo del divisor. Utiliza un sistema de retroalimentación (amplificador operacional o de otro tipo) para una carga desconocida o variable.
¿Cuál es la pregunta real aquí? No todo el mundo va a hacer clic en el enlace para averiguarlo.
@ Sean87 Lo sé, si puedes reformularlo, hazlo.
@ChrisStratton carga variable significa resistencia variable, ¿verdad? para lo cual la solución será algo así como "5v constante independientemente de la corriente extraída"?
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 desocupado. Pero muchas cargas reales varían en uso.
Sí. 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.

Respuestas (5)

Oh, caray. Veo una solución de diodo/BJT y una solución MOSFET.

Nadie hizo las soluciones obvias solo para BJT.

Así que también podría agregar esos también, ahora:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Aquí, comienzo con un seguidor de PNP y lo conecto en cascada con un seguidor de NPN (a la izquierda). O, conecto en cascada un seguidor de NPN con un seguidor de PNP (a la derecha). De cualquier manera, si configura las cosas de modo que R 1 ≈ R 2 entonces las corrientes del colector serán similares y la V B mi valores por lo tanto también similares. (Se puede ajustar fácilmente, por supuesto, para ajustarlo mejor).

Es una buena manera de cancelar el V B mi compensar. Y hace el trabajo de su opamp sin el uso de un opamp (que sería mejor usar porque el opamp tendría gigaohmios de impedancia de entrada y sumidero activo y fuente en la salida).

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

¿Cómo se perdió esta idea? No sé.

Entonces, ¿R2 sería la carga de 100 ohmios que se combinaría con 100 ohmios en R1 y la unión de dos resistencias de 10k iría en la entrada?
@soundslikefiziks Podría ser eso R 2 es la carga real, supongo. Si pones algo en paralelo a R 2 entonces la corriente del colector en q 2 será mucho más alto. De todos modos, no me volvería loco por hacer R 1 ≈ R 2 . habrá sobre 60 mV diferencia causada por una diferencia de 10 veces en la corriente del colector. Entonces, la importancia de todo esto depende de qué tan cerca desee hacer coincidir la salida con la entrada. ¿Tienes una figura deseada? Pensé que solo estabas haciendo una encuesta de enfoques. ¿Entendí mal?
no, entendiste correctamente, estaba apuntando hacia algo más cercano al voltaje entre las dos resistencias de 10k, que parece ser aproximadamente la mitad del voltaje aplicado. Entonces 60mv es insignificante.
¿Este circuito tiene un nombre?
@soundslikefiziks "¿Seguidor PNP+NPN en cascada?" No sé si tiene un nombre. Hmm.... ¿Significa esto que incluso a través de miles de ingenieros que han descubierto, redescubierto y aprendido sobre este circuito durante muchas décadas ya... que nadie le ha puesto un nombre? ¡Ajá! ¡Reivindico esta topología de circuito muy pisoteada, pero aún sin nombre y por la presente y de ahora en adelante lo denomino y lo llamo circuito "JK-Follower"! ;) Que el nombre viva mucho tiempo y prospere.
Brillante ! Lo ejecuté a través del simulador, JK-Follower funciona de maravilla;)
@soundslikefiziks Genial para escuchar. ¡Ahora solo envíe esto a los autores de los libros de texto! Podemos agregar JK-Follower al pedestal de Darlington y Sziklai.
Pues oye, si lo nombras, lo reclamas ;)
@soundslikefiziks El problema con estos son las impedancias. La impedancia de entrada es baja si R1 no es MUY grande. Pero R1 Large limita la cantidad de impulso que obtiene el transistor de salida, por lo que la salida es limitada. Eso es realmente un problema con todas las respuestas de BJT. Intente simularlo con un riel de 10 V, un barrido en un potenciómetro de 100 K y una carga de 100 R.
@jonk Envíe un correo electrónico a Win Hill: probablemente obtendrá una respuesta, aunque puede que no sea como esperaba.
@SpehroPefhany Si fuera un poco serio, podría hacerlo. Ha sido maravilloso en el pasado y no lo pensaría dos veces antes de escribir. (Sin embargo, probablemente todavía esté horriblemente ocupado). Pero como estoy seguro de que sabes, 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 2 y 3, anoche, encontré el circuito pero no encontré su nombre. ¿Quizás debería escribirle solo para ver si sabe dónde escuchó por primera vez?

Aquí hay una ligera variación en la respuesta de Tony. Si te gusta, vota también su respuesta.

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

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

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

¿Por qué necesitamos el diodo aquí? ¿Hay otro propósito que no sea aumentar ligeramente el voltaje a través de R3?
Otra solución que no utiliza un amplificador operacional es un LDO.
El diodo y el método del seguidor del emisor complementario anulan el desplazamiento creado al almacenar en búfer alguna relación R.

El problema con la mayoría de estas respuestas BJT es que la impedancia de entrada es baja. Eso significa que cualquier cosa con la que lo alimente debe tener una impedancia aún más baja. Además, la corriente de accionamiento se establece mediante pull-ups y Hfe, por lo que está muy limitado en cuanto a cuán pequeña puede ser la carga.

Los seguidores de voltaje en realidad tienen cinco requisitos.

  1. El voltaje de salida debe seguir al 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 debe poder conducir cerca, si no completamente, de ambos rieles.

El siguiente circuito 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 de pares combinados / duales con Vgs y Rds_on bajos.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

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

Por supuesto, en el momento de agregar todo eso, usó mucho más bienes raíces y costos que un simple circuito Op-Amp.

Las dos resistencias de 10K se pueden reemplazar con dos diodos Zener de 5V. Sin embargo, no sería tan bueno como usar un amplificador operacional. Depende de qué tan estable debe ser el 5V para la carga. Esto tiene el potencial de ser un gran desperdicio de energía, especialmente si la fuente de 10V es alta.

De hecho, la resistencia superior de 10K podría reemplazarse con un Zener de 5V y la inferior dejarse abierta.

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

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Su respuesta abarca la forma de vida "muy derrochadora". Nadie en su sano juicio los implementaría en la realidad. Su respuesta apenas está bien para las simulaciones. Esta no es una buena respuesta para ser utilizada en la vida real.
dos diodos Zener de 5V en serie pueden significar amperios si el total real Vz > Vcc.... = pérdida de energía y probablemente pérdida de humo. 2x10 ohmios no es mucho mejor. Sin embargo, la sugerencia intermedia es aceptable si la carga es constante.
¿Este problema de circuito tiene una solución sin un amplificador operacional?
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