Làm thế nào để ngăn chặn op amp bão hòa?

Làm thế nào một op amp có thể được ngăn chặn đi vào bão hòa nếu phản hồi bị ngắt kết nối không liên tục?

Ví dụ, trong mạch này (trường hợp đơn giản hóa của một vấn đề thực tế), op amp hoạt động như một nguồn hiện tại cho một tải, nhưng đôi khi tải có thể bị ngắt kết nối.

Khi ngắt kết nối tải, đầu ra op amp đi đến đường ray dương và op amp đi vào trạng thái bão hòa. Khi tải được kết nối lại, op amp mất thêm thời gian để bắt đầu điều chỉnh dòng điện) và sau đó xoay đến điểm đặt hiện tại dự kiến. Tùy thuộc vào op amp, thời gian phục hồi từ bão hòa có thể rất lâu. Dòng điện qua tải là mức tối đa có thể cho thời gian đó (ouch).

Làm thế nào có thể tránh bão hòa trong trường hợp này? Có một số thành phần bổ sung cho một mạng phản hồi sẽ làm điều đó? Có lẽ một số loại cắt đầu vào hoặc đầu ra? Có op-amps vốn đã giới hạn đầu ra (hoặc đầu vào) của họ một số điện áp ra khỏi đường ray bằng cách sử dụng mạch tích hợp?

Một diode zener được kết nối từ đầu ra op-amp đến đầu vào đảo ngược (có thể với một diode std loạt) và KHÔNG được chuyển đổi bởi S1 cộng với một điện trở từ Vsense sang đầu vào đảo ngược sẽ hạn chế đầu ra Vout +. Nếu đây là nguồn cung cấp kép thì các máy quay ngược trở lại sẽ làm điều tương tự đối xứng.

Khi Vout tiếp cận phản hồi tiêu cực Vzener được cung cấp. Điện trở từ OA- đến Vsense cần đủ lớn để zener chiếm ưu thế với hiệu ứng tối thiểu từ Rense.
1K sẽ ổn nhưng một cái gì đó như 100 x Rense cho các giá trị thấp của Rupense sẽ là một sự thỏa hiệp OK. Rò rỉ Zener ở độ lệch đầu ra thấp phải là "thấp". Một giải pháp thanh lịch hơn thực hiện cùng một nguyên tắc với mạch phức tạp hơn sẽ mang lại hiệu quả thực sự tối thiểu khi tải được kết nối.

Thêm:

Trung tâm không thể giữ! * Tôi biết tôi nên đã thêm phần bổ sung :-). Tôi nghĩ về việc bình luận về đáp ứng tần số nhưng không được. Như WhatRoughBeast đã chỉ ra, các zener có điện dung có thể cần phải được tính đến, mặc dù trong hầu hết các trường hợp, hiệu quả có thể là tối thiểu. ví dụ: nói Risol = 1k và nếu Czeners = 1 nF thì hằng số thời gian là t = RC = 1000 x 10 ^ -9 = 1 uS. Với 100 R là 0,1 uS. Cho dù điều này quan trọng hay vấn đề nhiều phụ thuộc vào ứng dụng.

Điện dung Zener thay đổi theo mô hình (ít nhất), điện áp, thuận hoặc nghịch) nhiệt độ, tần số. Giá trị thực tế có thể khác nhau rất nhiều nhưng 1 nF dường như là một quy tắc tốt để bắt đầu. Phiên bản điện dung thấp có sẵn.

Hiệu ứng của zener phân cực thuận trong chuỗi với zener phân cực ngược ở điện áp << Vzener được để lại như một bài tập cho học sinh.

Ghi chú ứng dụng RENESAS 69 trang này cung cấp một cái nhìn tổng quan tuyệt vời về đặc tính của diode zener. Trang 29-31 cung cấp thông tin về các khía cạnh điện dung zener - với nhiều biểu đồ hiển thị các ví dụ về điện áp so với điện dung.

Sê-ri:
.............. Điện dung ở 0,1 V
HZS-LL .... 1-10 pF
HZS-L ..... 10-40 pF
HZS ...... 30-200 pF HZ ......... 30-200 pF

NHƯNG ứng dụng ONSEMI cũ này lưu ý Lý thuyết TVS / Zener và Xem xét thiết kế chỉ ra các giá trị trong phạm vi 1 đến 10 nF trong một số trường hợp. Điện dung bắt đầu từ trang 34.

Các zener này có điện dung thấp hơn nhiều ở mức 150 pF điển hình ở 0V ở 1 MHz. Điện dung rơi với điện áp ngược tăng.

Dưới đây là một số zitters ROHM được thiết kế đặc biệt là điện dung thấp.

Cách duy nhất để giữ OpAmp không bão hòa là cung cấp một vòng phản hồi bên trong.

Điều này có thể được thực hiện bằng cách thay đổi công tắc từ SPST sang loại DPST và thêm Rfb điện trở phản hồi cục bộ.

Khi SW1 và SW2 là phản hồi mở sẽ được cung cấp bởi Rfb. Giá trị của Rfb sẽ lớn hơn nhiều so với RLoad để khi các công tắc đóng, RLoad và Rupense sẽ chiếm ưu thế. Ví dụ: nếu RLoad là 1k Ohm, Rfb có thể là 100k Ohm.

Bạn biết khi nào S1 bật và khi nào tắt (hoặc mở). Tạo tín hiệu S1b (nghịch đảo của S1) và sử dụng nó trong tình huống sau:

Opamp của bạn là vi sai (và bạn đang cung cấp một sơ đồ đơn giản) hoặc vi sai kết thúc đơn. Trong cả hai trường hợp, bạn có thể rút ngắn

1 - đầu ra vi sai trong bộ khuếch đại vi sai 2 - đầu ra một đầu đến nút bên trong trong nhánh vi sai.

Tất nhiên, điều này sẽ giết chết mức tăng, nhưng mọi thứ đều bị sai lệch và bộ khuếch đại không bão hòa.

Chúng tôi làm điều này tất cả các thời gian trong các mạch của chúng tôi. Nó đơn giản, và nó hoạt động.

Giải pháp đơn giản nhất là song song tải với một số loại mạng phi tuyến như hai điốt Zener loạt, hai đèn LED back-to-back hoặc hai điốt. Tất nhiên, rò rỉ sẽ lấy dòng điện từ tải, do đó có thể hoặc không thể mang lại hiệu suất chấp nhận được.

Op-amps giới hạn có sẵn, nhưng chúng không phải là tất cả phổ biến. Bạn cũng có thể tìm thấy một op-amp thông thường với thời gian phục hồi ngắn.

Bạn nên kiểm tra lý do tại sao bạn ngắt kết nối opamp khỏi tải của nó theo cách như vậy. Nếu bạn muốn tắt dòng điện, lái đầu vào tích cực về 0 sẽ tốt hơn.

Bạn đang cố gắng để đạt được điều gì? Tại sao bạn nghĩ rằng bạn phải phá vỡ kết nối giữa tải và đầu ra của opamp? Bước lại hai cấp độ và giải thích những gì thực sự đang diễn ra.