Hilfe beim Verständnis der Operationsverstärkerschaltung mit Dioden am Ausgang

Der OpAmp wird in einer invertierenden Konfiguration verwendet, dh wenn Sie ein positives Vi anlegen, ist der Ausgang Vo negativ. Der Strom fließt also durch R3 und den oberen Pfad (R1, D1), während der Strom durch den unteren Pfad durch D2 blockiert wird.
Bei einem positiven Eingang ist also Vo+ negativ und Vo- Null.
Der genaue Wert an Vo+ wird durch das Verhältnis von R3 und R1 bestimmt, da der Ausgangsanschluss Vo ein Wert ist, der die Spannung am negativen Eingangsanschluss aufhebt.

Um dies ein wenig genauer zu untersuchen, können Sie auch hier eine Simulation durchführen. Ich habe Ihre Schaltung mit dem Schaltungsdesigner von EE gezeichnet. Klicken Sie auf diese Schaltung simulieren und führen Sie einen DC-Sweep für Vi durch.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Das folgende Bild zeigt das Ergebnis, blau ist Vo+, orange Vo-. Ich habe auch Vo (braun) hinzugefügt, nur um die Wirkung der Dioden zu sehen. (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Andys Antwort ist genau richtig, wenn diese Schaltung isoliert arbeitet.

Aber wenn zufällig eine positive Vorspannungsstromquelle mit Vo+ verbunden ist und eine negative Stromquelle mit Vo- verbunden ist, dann ist es etwas anderes. (Der Einfachheit halber können diese Bias-Stromquellen Widerstände sein, die mit +V bzw. -V verbunden sind.)

Dann bilden die Ausgänge mit der mittleren drei parallele Linien im Abstand von etwa 0,6 V (Vo = -Vi).

Vo+ und Vo- können verwendet werden, um die Basen von zwei komplementären Emitterfolgern zu treiben, wodurch ein grober Leistungsverstärker bereitgestellt wird. Ihre Emitter sind miteinander verbunden, und jede Basis-Emitter-Spannung wird durch die Spannung an jeder Diode aufgehoben. Daher ist die endgültige Ausgabe (an den Emittern) ungefähr Vo = –Vi. Aber nur ungefähr: Fehler führen hier zu Übergangsverzerrungen.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

In seiner aktuellen Form ist es nicht sehr effizient: Wenn Sie darüber nachdenken, was passiert, wenn VO + = V + / 2, werden Sie feststellen, dass der Bias-Strom ausgeht und mit dem Clipping beginnt (mit den aktuellen Widerstandswerten), aber dies veranschaulicht das Grundprinzip , und Sie werden so etwas oft in einem Audio-Leistungsverstärker sehen.

Üblicherweise werden weitere Schaltkreise hinzugefügt, um die Fehler in dieser Grundkonfiguration zu beheben.

Vergleichen Sie dies mit dem Standarddesign des "idealen Dioden"-Operationsverstärkers.

Wenn Vi höher als A1+ (GND) ist, versucht die Rückkopplungsschleife, die Eingangsspannung zu nullen, wodurch die Leitung V+out durch die Diode getrieben wird, um A1- nach unten zu "ziehen".

Wenn Vi niedriger ist, wird die V-out-Leitung ähnlich nach oben gezogen.

Diese Schaltung verhält sich dann wie ein normaler invertierender Verstärker, wobei jedoch jeder negative Ausgang an die V+out-Leitung (für einen positiven Eingang) und jeder positive an den V-out (für einen negativen Eingang) geliefert wird.