qué hace este circuito OPAMP (con diodo paralelo y resistencia)

Más bien, se parece a un limitador de diodo bilateral ... pero en ningún caso es un disparador de Schmitt porque no hay retroalimentación positiva ... solo hay una retroalimentación negativa en una configuración de inversión.

Bueno, intentemos ver qué es lo que está detrás de la idea básica y analizar su funcionamiento (por favor, participe en esta explicación).

Primero vemos un amplificador inversor (R1 = R7 = 100 ky el amplificador operacional) con una ganancia de -1. Por ahora no entendemos por qué R3 está conectado no solo en la salida del amplificador operacional ... sino que quizás luego lo entendamos. Además, por ahora, no entendemos cuál es el rol de la resistencia R2 = 50 k ... pero tal vez lo entendamos más tarde ... simplemente no debemos desanimarnos :)

Luego vemos dos divisores de voltaje: R3, R4 - conectados entre la salida del amplificador operacional y el riel positivo; R5, R6: entre la salida del amplificador operacional y el riel negativo. Parece que sus salidas producen voltajes de referencia (umbrales) para los limitadores de diodo en serie.

Los diodos están prácticamente conectados a tierra. Entonces, cuando el voltaje de entrada está entre los dos umbrales, están apagados ... hay una tierra virtual ... y el circuito es un inversor (Vout = -Vin).

Ahora imagine que la tensión de entrada aumenta lo suficiente como para que la tensión de salida del divisor de tensión superior R3, R4 descienda por debajo del cero. El diodo superior se enciende y desvía la corriente de entrada directamente a la salida del amplificador operacional ... por lo que la tensión de salida deja de cambiar ... y este es el umbral alto.

De manera similar, si el voltaje de entrada disminuye lo suficiente, de modo que el voltaje de salida del divisor de voltaje más bajo R5, R6 sube por encima del cero, el diodo inferior se enciende y desvía la corriente de entrada directamente de la salida del amplificador operacional ... la tensión de salida deja de cambiar ... y este es el umbral bajo.

Tenga en cuenta que siempre hay una retroalimentación negativa (ya sea a través de R7 o el diodo superior o inferior) ... y el amplificador operacional nunca se satura.

Pero todavía no puedo entender cuál es el rol de la resistencia R2 (50k). Una explicación puede ser que "ayuda" a la fuente de entrada que pasa una corriente adicional desde / hacia el suelo ...

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Hola,

Este circuito me pareció un ejercicio bastante desafiante para mis alumnos. También noté que la respuesta aceptada puede haber sido un poco incompleta, así que pensé en agregar mis dos centavos aquí.

Primero, podemos determinar que este circuito sí tiene retroalimentación negativa. La salida se conecta a través de R4 y R7, R4 y D1 o R5 y D2 a la entrada negativa. La corriente puede fluir en ambos sentidos, por lo que siempre hay un camino para habilitar la retroalimentación negativa. Si podemos combinar esto con la ganancia increíblemente alta del amplificador operacional A1, podemos afirmar que v- = 0V debido al cortocircuito virtual entre las entradas del amplificador operacional.

Esto también explica que R2 en realidad no es necesario para el funcionamiento de este circuito, ya que el voltaje en R2 siempre es 0V.

Buscar el punto fácil

Cuando la entrada Vi = 0V, no fluye corriente a través de R1 (v- = 0V también). Esto también significa que tampoco hay corriente a través de R7, y el voltaje en Va debe mantenerse a 0 V por la salida para que todo esto funcione. La corriente a través de R4 es entonces igual a la corriente a través de R3, por lo que el voltaje en la salida es entonces

\ $ i_ {R3} = \ frac {Vref-Va} {R3} = \ frac {Vref} {R3} \ $

\ $ Vo = 0V-R4 \ cdot i_ {R3} = - \ frac {R4} {R3} Vref \ $

Tenga en cuenta que Vb tiene un voltaje negativo, por lo que no puede influir en v- de ninguna manera. ¡Es por eso que tampoco afecta la salida del amplificador operacional! Aún podemos calcular Vb aunque sea:

\ $ Vb = \ frac {Vo \ cdot R6 - Vref \ cdot R5} {R5 + R6} < 0 \ $

Aumento de Vi

Cuando aumentamos Vi , una corriente comienza a fluir a través de R1 hacia v- que se mantiene a 0 V por la retroalimentación negativa. Esta corriente pasará por R7 y D1, y disminuye el voltaje en Va . Si asumimos que D1 es ideal, entonces la mayor parte de la corriente fluirá a través de D1 y mantendremos Va a 0V (en la práctica, alrededor de -0.6V ~ -0.7V, pero tomaremos 0V para que sea más fácil). La corriente a través de R4 es entonces la suma de las corrientes a través de D1, (R7, pero esto es bastante corto por D1) y R3. Entonces podemos calcular la salida usando solo esta información:

\ $ i_ {R1} = i_ {D1} = \ frac {Vi-v _ {-}} {R1} = \ frac {Vi} {R1} \ $

\ $ i_ {R3} = \ frac {Vref-Va} {R3} = \ frac {Vref} {R3} \ $

\ $ Vo = 0V-R4 \ cdot i_ {R4} = - R4 \ cdot (i_ {D1} + i_ {R3}) = - R4 \ cdot (\ frac {Vi} {R1} + \ frac { Vref} {R3}) \ $

Disminución de Vi

Cuando disminuimos Vi , la situación se vuelve un poco más compleja. La corriente ahora fluirá desde v- a Vi . Ambos diodos ahora tendrán una polarización inversa, por lo que toda la corriente de R1 fluirá a través de R7. El voltaje Va se puede determinar fácilmente (recuerde que \ $ Vi < 0 \ $):

\ $ Va = R7 \ cdot i_ {R7} = R7 \ cdot i_ {R1} = - Vi \ frac {R7} {R1} \ $

La salida es un poco más molesta, ya que depende de la corriente hasta R4, que ahora es \ $ i_ {R3} -i_ {R7} \ $. Lo hice con la ayuda de una computadora, espero que sea correcta:

\ $ Vo = - \ frac {R4} {R3} Vref- \ frac {Vi} {R1} \ left (R7 \ frac {R4} {R3} + R7 + R4 \ right) \ $

Al mismo tiempo, el voltaje en Vb también aumentará, y aún se puede calcular con la misma ecuación que antes.

Disminuyendo Vi más

Disminuir Vi aumentará Va , Vo y Vb . A medida que Vb aumenta, alcanzará un punto en el que D2 se desvía hacia adelante. En ese momento, Vb no puede ir más alto que 0V, ya que arrastraría v- a lo largo de lo cual violaría nuestro cortocircuito virtual entre las entradas del amplificador operacional.

Lamentablemente, la situación se vuelve muy compleja ahora. La corriente seguirá pasando por R1 desde v- a Vi , pero provendrá de R7 y D2, lo que llevará a algunas ecuaciones muy largas. Sin embargo, se puede pensar que debido a que R7 es muy grande, que la corriente a través de R7 es probablemente insignificante en comparación con la de D2. En este caso, se puede escribir:

\ $ \ frac {Vo} {R5} = - \ frac {Vi} {R1} + \ frac {Vref} {R6} = > Vo = - \ frac {R5} {R1} Vi + \ frac { R5} {R6} Vref \ $

Espero no haber cometido un error en mis fórmulas. Me di cuenta de que todos seguían diciendo que la salida deja de cambiar, pero en realidad no es así ... En la siguiente imagen también puede ver el resultado de la simulación que muestra estas tres zonas: - A la derecha tenemos D1 trabajando, Va se mantiene a 0V - En el medio, no tenemos ninguna conducción D1 o D2, por lo que tenemos una gran ganancia debido al uso de R7 - A la izquierda tenemos que D2 comienza a funcionar, lo que hace que Vb se mantenga a 0V.