Begrenzung der negativen Spannung mit Widerstandsteiler als Last

Ich habe einen Operationsverstärker mit doppelter Versorgung (±12 V), der ein Signal im Bereich von ±3 V ausgibt. Ich kann weder die Konfiguration des Operationsverstärkers ändern noch eine weitere hinzufügen. Bitte beachten Sie, dass das folgende Schema nur ein Beispiel ist. Die tatsächliche Konfiguration ist komplexer, aber die Frage spielt keine Rolle.

Der Ausgang geht an einen Spannungsteiler und ich muss die negativen Spannungen begrenzen.

Die übliche Methode besteht darin, eine Diode am Ausgang hinzuzufügen:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Aber wenn der Ausgang unter die Schwellenspannung schwingt, begrenzt nichts den Strom.

Wo sollte ich einen Begrenzungswiderstand einbauen?

  • in Reihe zur Diode? Ich denke, es wird das Clipping beeinflussen
  • am Ausgang des Operationsverstärkers nach dem fb-Knoten? Ich denke, es wird den Widerstandsteiler beeinflussen
  • am Ausgang des Operationsverstärkers vor dem fb-Knoten? Ich fürchte, es wird die Rückkopplungsverstärkung beeinflussen

Gibt es einen besseren Weg, dies zu erreichen?

Antworten (2)

Wo sollte ich einen Begrenzungswiderstand einbauen?

Der übliche Ort, um dies zu platzieren, ist direkt in Reihe mit dem Ausgang des Operationsverstärkers. Sie müssen jedoch einen nicht zu hohen Wert wählen, da Sie sonst nicht den positiven Schwung erhalten, den Sie benötigen. Sie können auch eine Präzisions-Halbwellen-Gleichrichterschaltung verwenden - sie erzeugt nur positive Signale. Hier ist eine, die nicht invertiert ist und einen Einheitsgewinn hat: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn Sie sich für den Präzisionsgleichrichter-Ansatz entscheiden, beachten Sie, dass Sie eine Diode mit schneller Sperrverzögerung verwenden sollten, um die geringste unerwünschte Verzerrung zu erhalten. Ein BAS16 oder 1N4148 ist immer eine gute Wahl.

Wenn Sie nur die Diode hinzufügen (wie in Ihrer Frage gezeigt), begrenzt der TL081 den Strom auf etwa 20 mA bis 30 mA. Vielleicht reicht das aus - vielleicht werden Sie feststellen, dass Sie keinen Widerstand benötigen, wenn Sie die Wärmeableitung berechnen.

Sie könnten R1 und R2 in Ihrem Schaltplan hinzufügen, um auch den gleichen Gewinn zu erzielen.
Würden Sie bitte etwas genauer erklären, was Sie mit „Sie müssen einen nicht zu hohen Wert wählen, sonst erhalten Sie nicht den positiven Schwung, den Sie brauchen“ meinen? Welchen "Wert" meinst du?
Ihre erste Frage lautet: "Wo soll ich einen Begrenzungswiderstand platzieren?" Wert bezieht sich auf ohmschen Wert. Wenn es zu hoch ist (kOhm), erhalten Sie nicht die vollen positiven Spitzen über Ihre Last (R3 und R4).

Die Lösung besteht hier nicht darin, irgendwo einen Begrenzungswiderstand hinzuzufügen, sondern die Diode zu verschieben und parallel zu R4 zu schalten. Auf diese Weise kann der Operationsverstärker immer noch eine negative Spannung ausgeben, aber die Spannung an Ihrem Ausgangsknoten wird effektiv begrenzt und der Diodenstrom wird durch R3 begrenzt.

Es tut mir leid, ich habe nicht gesagt, dass die Last auf einem anderen Board platziert wird, und ich kann es nicht ändern. Ich habe die Frage aktualisiert.
Dann ist die Antwort von @andy aka der richtige Weg :)
Begrenzung der negativen Spannung mit Widerstandsteiler als Last
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