Maximale Eingangsspannung des Operationsverstärkers

Viele Präzisionsgleichrichter-Einzelversorgungs-Operationsverstärkerschaltungen speisen die AC-Eingangswellenform in den nicht invertierenden (+) Anschluss eines Operationsverstärkers ein, siehe z. B. dieses Schema:

Präzisions-Vollweg-Gleichrichterschaltung mit zwei Operationsverstärkern und ohne Dioden

Bildquelle: Präzisions-Vollweg-Signalgleichrichter benötigt keine Dioden

Angenommen, Vcc = +15 V, Vee = 0 V und Vin ist ein AC-Eingang von +/- 5 V (10 V Spitze-zu-Spitze). Wenn sich Vin in der negativen Halbwelle befindet, gibt der erste Operationsverstärker null Volt aus (es kann nicht niedriger werden), sodass der Eingang V(-) über die Rückkopplung ebenfalls 0 V beträgt. Der Eingang V(+) wird jedoch von der Eingangswechselspannung gesteuert und fällt auf seinen Mindestwert von -2,5 V. Jetzt sagen die meisten Operationsverstärker-Spezifikationen unter Absolute Maximum Ratings: Input Voltage "Vee-0.3V to +32V" sagen).

Meine Frage ist, dass Vin bei -2,5 V sicherlich außerhalb der absoluten maximalen Bewertung von -0,3 V liegt? Auch der Gleichtakteingang bei -1,25V liegt außerhalb. Also übersehe ich etwas? Jedes Licht, das jemand darüber erhellen kann, wird sehr helfen.

Den vollständigen Artikel finden Sie unter https://www.radiolocman.com/shem/schematics.html?di=161475 .

Danke für die Antworten, alle. Sehr geschätzt.

Antworten (3)

Bei den meisten Operationsverstärkern würde das von Ihnen beschriebene Problem bestehen und könnte zu Schäden oder einem ungewöhnlichen Betrieb des Geräts führen.

Das Datenblatt des LMC6482 deckt jedoch diese spezielle Betriebsart ab. Das Gerät arbeitet innerhalb der Spezifikation, vorausgesetzt, der Strom in den Eingang ist auf 5 mA oder weniger begrenzt. Es wird garantiert, dass keine Invertierung auftritt und der Ausgang auf Null Volt bleibt. Der 1K-Eingangswiderstand begrenzt den Strom wie erforderlich.

Wie Spehro kommentiert, ist der Strom genau am Limit und es wäre besser, wenn R1 und R5 beide auf 10k oder mehr erhöht würden, um eine größere Marge zu erzielen. Vorausgesetzt, die beiden Widerstände haben den gleichen Wert, würde sich der Betrieb der Schaltung nicht ändern. (Vermeiden Sie sehr große Werte, sonst beeinträchtigen Kapazitätseffekte den Betrieb).

Siehe Abschnitt 7.3.2 im Datenblatt.

LMC6482 Datenblatt

Verstehen Sie das Verhalten der ESD-Dioden?
@tony - Im Allgemeinen ja, ich verstehe sie und wurde von Substratinjektionen in von mir entworfenen Geräten gebissen. Aber ich kenne die Details für dieses spezielle Gerät nicht, aber die 5 mA liegen innerhalb der Datenblattspezifikation.
Das Datenblatt (Abb. 69) gibt dieser Art von Schaltung ein Gütesiegel, allerdings mit einem viel höherwertigen Widerstand (und natürlich ist das Datenblatt möglicherweise nicht konservativ genug). 5mA ist der absolute maximale Eingangsstrom, also ist 1K nicht wirklich sehr sicher, 10K oder 20K wären viel besser.

Dies ist ein CMOS-RRIO-Gerät mit ESD-Schutz am Eingang, genau wie CMOS Logic.

Der Grund dafür, dass dies für einen AC-Eingang von +/-5 V funktioniert, ist, dass der Reihenwiderstand hoch genug ist, um den geklemmten Eingangsstrom unter Vss (-ve = 0 V) ​​zu begrenzen. Er wird durch eine interne Schottky-Diode geklemmt, ähnlich dem ESD-Schutz in der CMOS-Logik. Deshalb das ABS MAX. Die Grenzen werden durch den maximalen ESD-Diodenstrom von 5 mA und die Diodenspannung von 300 mV bei 5 mA angezeigt. Daher muss Ihr Design ausreichend hohe Werte oder Reihen-R-Werte verwenden.

  • Die Eingänge sind ESD-sicher bis ±1500 V von 100 pF HBM, Human Body Model

  • Dies soll veranschaulichen, wie es ± 1500 V toleriert

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn Sie 5 V in 1 K an eine winzige 5-mA-Schottky-Diode anlegen, erhalten Sie möglicherweise> 300 mV, aber tatsächlich verwenden sie einen zweistufigen ESD-Schutz. Andernfalls sollten Sie Rs > 10K verwenden

Damit der FW-Gleichrichter die Verstärkung für jede Polarität anpasst, wären die idealen Widerstände angepasste R-Paare in einem Array, sodass der Absolutwert > 1 % sein könnte, die Anpassung jedoch 0,1 % betragen würde.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

Der Operationsverstärker muss invertieren, um mit einem negativen Eingangssignal zu arbeiten, aber keine negative Versorgungsspannung haben.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Maximale Eingangsspannung des Operationsverstärkers
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