Was ist das Problem beim Anschließen einer negativen Spannung an die negative Leitung eines Operationsverstärkers, während die positive geerdet ist?

Daher würde Vin, das negativ ist, mit einer virtuellen Masse verbunden, und aus irgendeinem Grund muss die Operation geschützt werden. Verstärker. mit D1.

Als erstes, wenn Vcc abgeschaltet wird, kann es keine virtuelle Masse geben, also ja, es könnte eine Situation geben, in der eine negative Spannung am invertierenden Eingang erscheint.

Zweitens, für jeden Operationsverstärker, den ich je benutzt habe, wenn$V_{IN}$wird über einen Widerstand gespeist (z$R_G$in der Schaltung) dann ist es stark strombegrenzt. Also, vorausgesetzt, dass die negative Spannung aus$V_{IN}$(über$R_G$) kann nicht mehr Strom in den Eingangspin des Operationsverstärkers stecken, als das Datenblatt als absolutes Maximum angibt, dann ist es ein Nichtereignis und die Diode wird nicht benötigt.

Typische maximale Ströme sind etwa 5 mA und um 5 mA in den invertierenden Eingangspin des Operationsverstärkers fließen zu lassen, ist Folgendes erforderlich: -

• (a) Damit der Pin etwa 0,3 Volt unter der negativen Stromschiene liegt (dh beginnt, die parasitären Dioden des Chips zum Leiten zu bringen) und ...
• (B)$V_{IN}$bei Speisung über den 10-kΩ-Widerstand -50,3 Volt betragen,$R_G$.

Grundsätzlich benötigen Sie die Diode in allen bis auf eine wirklich kleine Anzahl von Anwendungen nicht. So viel Strom können Sie in einen LM324-Eingangsstift stecken: -

Es sind satte 50 mA (ein altes Gerät), aber modernere Geräte sind etwas weniger wie der AD8605: -

Für den MCP6004 sind es 2 mA (aus dem Datenblatt entnommen): -

Wenn Sie sich auf diesen Strom als Schutz verlassen, überprüfen Sie immer das neueste Datenblatt und gehen Sie nicht an die Grenze.

Die meisten Teile (nicht nur Operationsverstärker) erfordern, dass ihre Eingänge nicht geringfügig über die Stromschienen hinausgehen (normalerweise etwa 0,3 V bis 0,6 V).

Wenn das Gerät ausgeschaltet ist, funktioniert der normale Rückkopplungsmechanismus nicht, da die internen Schaltungen, die normalerweise den Ausgang treiben würden, um den invertierenden Eingang gleich dem nichtinvertierenden Eingang zu halten, selbst ausgeschaltet sind.

Ohne die Diode könnte der invertierende Eingang die Bewertung überschreiten (wahrscheinlich eine absolute maximale Bewertung). Bei der Diode ist der negativste Wert, den der invertierende Eingang erreichen kann, ein Diodenabfall, der die Eingangsklemmen von der absoluten Maximalleistung fernhält. Die Durchlassspannung der Diode wird ziemlich niedrig sein, da der Strom durch Rg begrenzt wird.

Obwohl der Strom niedrig sein wird, hängt es davon ab, ob die Diode notwendig ist oder nicht, wie lange der Verstärker „tolerieren“ kann, dass der invertierende Eingang außerhalb der Spezifikation liegt.

Update: Wenn Vin positiv wäre, müsste die Diode in die entgegengesetzte Richtung gehen. Für einen bipolaren Eingang würden parallele Dioden in entgegengesetzten Richtungen Schutz bieten.

Annahmen:

• Die Stromversorgung des Operationsverstärkers wurde von Vcc = 10 V auf 0 V geändert
• und Vee von 0 V bis -10 V für einen Eingang von -0,1 bis -1 V mit einer Verstärkung von -5.
• Die Vin+-Referenz war 300k/302k * 10V müssen ebenfalls um 10V nach unten verschoben werden, damit alle GND-Symbole zu Vee = -10V werden (AUSSER INPUT GND REFERENCE)

Es gibt ein paar Möglichkeiten zum Ausschalten,

1. Einzelversorgung mit offenem Stromkreis (in diesem Fall jetzt -10 V).
2. Vee fällt bis zu 0 V niedriger Impedanz ab
3. Open Vcc = 0, während -10 V noch aktiv ist (nicht cool)

Erstens sagt es, dass Vcc abgeschaltet ist, mit anderen Worten, die positive Leitung wäre geerdet. Daher würde Vin, das negativ ist, mit einer virtuellen Masse verbunden, und aus irgendeinem Grund muss die Operation geschützt werden. Verstärker. mit D1. Was genau würde in der negativen Leitung passieren, wenn Vcc "abgeschaltet" wird?

Zunächst einmal ist Gnd = 0 V per Definition, sodass sich der Eingang nicht ändert und weiterhin mit Ihrem beliebigen 0-V-Knoten verbunden ist. Mit den obigen Änderungen funktioniert immer noch alles, aber Ihre eigentliche Frage ist, was mit einem Stromkreis passiert, wenn Sie die Masseseite einer einzelnen Versorgung mit Methode 1 ausschalten. Offener Stromkreis.

Im Wesentlichen funktioniert nichts wie erwartet, aber es können Restknotenspannungen vorhanden sein, da die Stromversorgung noch eingeschaltet ist. Die Eingänge beginnen, interne ESD-Schutzdioden vorzuspannen, um mit dem Vorspannen der offenen Masseverbindung zu beginnen. Solange die Eingangsströme die absoluten Höchstgrenzen nicht überschreiten, kein Schaden.

Die virtuelle Masse wird durch Vin+ erzeugt, und wenn beide Eingänge innerhalb des Vcm-Bereichs liegen und der Ausgang nicht gesättigt ist, treibt die negative Rückkopplung Vin- auf denselben Schwellenwert wie den Ausgang Vin+.

Damit Ihre Schaltung funktioniert, muss der Operationsverstärker mit Vcm = Vcc arbeiten, was nur bei bestimmten Typen vorkommt, die mit einer oder beiden Schienen arbeiten. BJT-Typen tun dies oft nicht, sofern nicht anders angegeben. Daher werden manchmal Level-Shifting-Methoden durchgeführt. Wie bereits erwähnt, dient die Diode nur als Notfallschutz, abhängig von OA-Spezifikationen und Eingangstransienten.