OpAmp-Pufferkonfiguration mit maximal zulässiger Ausgabe

Ich entwerfe eine Schaltung, und ein Abschnitt davon ist wie folgt:

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Welche Schaltung kann ich verwenden, damit OA1 dem nicht invertierenden Eingang von 0 bis 5 V genau folgen kann und alles über 5 V im Eingang 5 V am Ausgang bleibt?

(Ich dachte daran, 2 Widerstände oder einen Trimmer zu verwenden, um die Spannung am Eingang zu reduzieren, aber ich habe keine Verwendung für den 5-10-V-Bereich und möchte den vollen 0-5-V-Bereich am Ausgang verwenden.)

(Der 0-10-V-Eingang ist nicht für die Neugestaltung verfügbar, der OA2 existiert nicht, aber ich habe ihn dort platziert, um eine hochohmige Schaltung nach dem Ausgang anzuzeigen.)

Hinweis: Ich versuche, genau zu sein, ich könnte einen Widerstand + eine Zenerdiode am Ausgang verwenden, um den näheren kommerziellen Wert für Zener zu begrenzen, z. 5,6 V, aber es muss einen besseren und präziseren Weg geben, dies zu tun.

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Hier ist meine Lösung:

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Wie es funktioniert, vergleicht der 3. Operationsverstärker Vlim mit einer 5-V-Referenzspannung. Sobald die Spannung über die 5-V-Referenz steigt, wird der Ausgang von OA3 niedrig , dies funktioniert im Grunde wie eine ideale 5-V-Zenerdiode. Sobald Vlim unter 5 V fällt, wird der Ausgang von OA3 hoch und die Diode befindet sich im Rückwärtsmodus.

Die Diode soll also verhindern, dass OA3 stört, wenn Vlim < 5 V

Die Genauigkeit des 5-V-Klemmpegels wird hauptsächlich durch diesen Pegel selbst und die DC-Offsets des OA3 bestimmt. Die Diode befindet sich in der Rückkopplungsschleife von OA3, sodass der Spannungsabfall darüber keine Rolle spielt.

Wirklich einfache Lösung, fügt nur einen OpAmp, 1xDiode, 3xWiderstände hinzu (hat Vref von den 24 V). Die Simulation funktioniert einwandfrei. Ich werde das auf meiner Rennstrecke testen, um zu sehen, ob Real Ideal ins Gesicht schlägt.
Die Schaltung funktioniert einwandfrei. Ich habe einen 7805 verwendet, um eine bessere und feste 5-V-Vref zu erhalten. Sieht sehr stabil aus. Danke schön.
@Bimpelrekkie Wenn der Puffer eine Verstärkung hätte, möchten Sie den Operationsverstärker-Clipper eher auf den Eingang als auf den Ausgang setzen, um Eingangs-Offset-Fehler zu vermeiden? Ich denke, Sie würden eine Eingangskapazität hinzufügen, was ein Problem sein könnte, wenn dies eine schnelle Schaltung wäre.
Nein, ich möchte immer noch am Ausgang clippen, da die Verstärkung den Eingang empfindlicher macht, sodass der Offset von OA3 ebenfalls verstärkt würde. In dieser Schaltung wird die Geschwindigkeit durch die Bandbreite und die Anstiegsgeschwindigkeit der Operationsverstärker begrenzt. Die Eingangskapazität des Operationsverstärkers wird viel weniger beeinflussen.

Eine Websuche nach Opamp-Min-Max-Schaltungen führte mich vor einiger Zeit zu einem faszinierenden AD8036 Voltage Feedback Clamp Amp von Analog Devices. Wenn dieses Gerät im nicht-invertierenden Modus verwendet wird, kann es die Eingangsspannung zwischen einer oberen und einer unteren Grenze klemmen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abbildung 2. Blockschaltbild des Klemmverstärkers. (Siehe Seite 16 des Datenblatts.) + v ICH N wird an den nicht invertierenden Eingang von A1 angelegt, bis + v ICH N > v H an diesem Punkt gilt S1 v H zu A1. Ebenso wann + v ICH N < v L Es gilt S1 v L zu A1.

Das Gerät hat einige Einschränkungen - insbesondere die Versorgungsspannungen (+/- 3 bis +/- 5 V) und 6,3 V max Δ V zwischen v H Und v L - Sie können diese jedoch umgehen, indem Sie beispielsweise an Ihren Eingängen im Bereich von 0 bis 1 V arbeiten und anschließend einen Verstärker von ax 5 einsetzen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich denke, TI hat auch einen mit dem OPA699. Ich benutze einen und schlage ihn ziemlich schnell auf seine niedrigere Klemmspannung und er hat eine sehr schöne Klemmerholung. Sehr wenig Verzerrung.

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan Möglicherweise müssen die Widerstandswerte geändert werden, aber das Verhältnis ist vorhanden, und Sie verstehen, worauf es ankommt.

Wäre das nicht ziemlich schlecht in Bezug auf das SNR? Ihr Eingangssignal beträgt 1/5 des ursprünglichen Signals + Zener- und Widerstandsrauschen?

Stellen Sie einfach die positive Spannungsschiene auf +5 V statt auf 24 V und verwenden Sie einen Rail-to-Rail-Operationsverstärker.

Sie könnten 5 V von 24 mit einem Linearregler erhalten oder Ihren eigenen mit einem Spannungsteiler bauen, der von einem anderen Operationsverstärker und einem Durchgangstransistor gepuffert wird.

Die Schaltung hat möglicherweise keine großartigen Wechselstromeigenschaften, wenn Sie den Operationsverstärker auf die 5-V-Schiene schlagen.

Guter Vorschlag, aber ich verwende Standardkomponenten und habe keine Rail-to-Rail-Operationsverstärker. Ich werde mich für Bimpelrekkies Lösung entscheiden.
Es muss nicht Rail to Rail sein. Ich konnte die Beziehung zwischen der positiven Versorgungsspannung und der maximalen Ausgangsspannung für den LM358 nicht finden, aber mit einem einfachen Experiment könnten Sie die positive Versorgung etwas über 5 V einstellen, so dass der LM358 bei 5 V gesättigt ist. Die einzige Sache ist, dass die Spannung, die Sie für die positive Versorgung benötigen, möglicherweise kein gewöhnlicher Linearreglerausgang ist und Sie sie daher von einem Spannungsteiler erhalten müssen, der von einem anderen Operationsverstärker gepuffert wird, aber Sie wollten einen zweiten Operationsverstärker verwenden Verstärker sowieso.
Die Lösung von Bimpelrekkie ist jedoch wahrscheinlich linearer.
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