为什么运算放大器电路下方的输入端没有电阻将正弦波转换为方波?


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电路下方似乎以一种奇怪的方式使用了负反馈。-端子上没有输入电阻,他们没有在反馈分支中放置电阻,而是放置了两个4.3V齐纳二极管。我有点明白为什么输出可能是一个5V的方波。但是我真的不太确定,因为有两件事让我失望:

1)输入是没有电阻的电压源。由于运算放大器的+输入端接地,因此运算放大器应尝试将-输入端也接地。这实际上不是使输入电压源接地短路和无限大的电流吗?

2)如图所示,将齐纳二极管放入反馈支路是否合法? 在此处输入图片说明


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运放过零检测器几乎是最纯净的形式。
Long Pham

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是的,我认为这一个过零检测器,只是输出摆幅较小。除去那些齐纳二极管,它15和-15之间摆动..
代理

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实际上,您可以将其用作过零检测器,限制器(已删除幅度信息)或“平方器”。相同电路的名称基本上不同。您使用它的上下文更多地决定了我们将其称为什么。
Bimpelrekkie

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这是合法的,但也许不是在犹他州
PlasmaHH

Answers:


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没错,您发现该电路存在缺陷。该电路确实依赖于与Vin串联的电阻。如果我们在Vin端施加+25 mV(来自理想电压源),则运算放大器会尝试将其-输入拉至0 V(接地电平)。运算放大器可以通过将其输出电压降低到可以达到的最低水平来做到这一点。这是-15 V,而不是-5V。将有一个无限电流(试图)流过2个稳压二极管。但是最后,运算放大器的-输入将永远不会达到0 V,并且理想的电压源将“获胜”。

如图所示,会有太多电流流过,这可能会损坏运算放大器和/或齐纳二极管。

因此,您是对的,需要存在一些串联电阻以限制流入Vin的电流。然后,这还将限制流过两个齐纳二极管的电流以及运算放大器的输出电流。

没有“法律”可以阻止您在反系列中使用这两个齐纳二极管:-)所以,完全合法。

结果是在这种情况下为5 V的双向齐纳二极管。这意味着当电流流过二极管时,它们在一起将下降5V。这样,电流可以在两个方向上流动。使用一个齐纳二极管时,反向电压为4.3 V,正向电压为0.7V。


嗯,所以必须限制输入电阻器的电流。这样的解脱!谢谢。我希望他们把齐纳二极管结构与输出并联。(我不禁觉得作者想通过在-输入端使用虚拟背景来展示自己的聪明。)再次感谢:)
AgentS

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将齐纳二极管放入反馈环路具有防止运算放大器本身饱和的巨大优势,这可以保持其性能。许多运算放大器要花很长时间才能达到饱和,这会导致整个电路的性能非常差。
戴夫·特威德

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的确,反馈回路依赖于输出能够以某种方式影响输入。如果那不可能,那就不是反馈。那个被遗忘的电阻使影响成为可能。没有电阻,就不会有“适当的”反馈。可惜没有包含在内,因为它是必不可少的。
Bimpelrekkie

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也许该电路的设计者依赖于正弦电压源电路的输出阻抗(没有理想的电压源,每个电压源都具有等效的输出阻抗),我认为这就是为什么输入电压非常低才能获得低电流的原因适用于齐纳二极管,因为输出阻抗通常较低,例如,如果正弦信号来自函数发生器,其输出阻抗等于50欧姆(普通),则流过齐纳二极管的电流将仅为.5mA(齐纳)


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齐纳二极管在58mA时的Zz =9Ω,在1mA时的Zzt = 400Ω或阈值。

Vf = 0.7V和Vz = 4.3的总和总计为5.0V,从而产生了一个方便的+/- 5V稳压限幅信号。

在58mA时,Vz容差为+/- 5%,但随着电流增加,Vz容差将上升9mV / mA,而在Vzt时,Vz容差将下降400mV / mA。因此,为了使用更大的电流朝着额定电流稳定运行是首选。

也没有人真正使用齐纳二极管,因为使用齐纳二极管的软限制特性可以改变增益并限制电压。

为什么这是一个糟糕的设计示例?

  • 没有关于电压容差和峰均方根的规格。
  • 由于指数VI曲线,齐纳管的耐受性很差
  • 源阻抗必须高于齐纳二极管,以减小极限增益,从而减小电压输出,因此电流很低,膝盖非常圆滑
  • 齐纳电压下降到低于额定Vz的幅度超过10%,因此永远不会是4.3 + 0.7 = 5V,更像是使用1K源的4.4V
  • 此时,您应该重新检查实际的要求和规格。

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