Necesidad de diodos en el comparador de opamp

El circuito que se muestra es en realidad un mal ejemplo de una buena idea a veces. Si busca la hoja de datos del LM741, verá que la entrada diferencial máxima permitida (la diferencia entre las dos entradas) es de +/- 30 voltios, mientras que la tensión de entrada máxima en cualquier entrada es de +/- 15 voltios . Entonces, mientras las entradas estén dentro del rango máximo, su diferencia también estará dentro del límite máximo.

Y no puedo dejar de añadir que el circuito no es una buena práctica, ya que utiliza un amplificador operacional de propósito general como comparador. Para cualquier tipo de alto rendimiento, siempre debe usar un comparador dedicado, pero nuevamente, para cualquier tipo de alto rendimiento cualquier cosa no use un 741. Pero estoy divagando.

El uso de diodos de protección es realmente una buena idea para los amplificadores operacionales que se espera que se saturen, es decir, que acerquen sus salidas a los voltajes de la fuente de alimentación. Los amplificadores operacionales dependen de que sus transistores de entrada estén bien emparejados y se comporten bien para producir buenos resultados. Conducir las entradas a una gran diferencia de voltaje es malo en ambos departamentos, y algunos amplificadores operacionales pueden requerir milisegundos para recuperarse completamente cuando los voltajes vuelven a la normalidad. Por lo tanto, los circuitos de alta velocidad y alta precisión que experimentan grandes transitorios pueden beneficiarse. Un buen ejemplo de tal circuito es el amplificador de salida para un DAC de alta velocidad.

Los comparadores reales, en contraste, generalmente están diseñados teniendo en cuenta las grandes diferencias de entrada, por lo que los diodos de entrada no suelen ser necesarios. La excepción a esta regla es un circuito que puede producir un voltaje de entrada más alto que los voltajes de la fuente de alimentación, como cualquier circuito que supervise las líneas de alimentación de CA. En este caso, los diodos protegen el circuito si se produce una condición de entrada patológica.

Algunos amplificadores operacionales, el tipo bipolar con transistores super-Beta en la parte frontal, ya tienen esos diodos internamente. Como tales, conducirán una corriente significativa si aplica un voltaje de entrada diferencial mayor que una caída de diodo o dos. Esta es otra razón por la que los amplificadores operacionales en general no son buenos comparadores (aunque en algunos casos están justificados, por ejemplo, cuando solo necesitas un comparador de bajo rendimiento y un op-amp apropiado está disponible gratis como parte de un cuadrángulo). o dual).

La consecuencia de la ruptura de la unión B-E es que la beta de los transistores se puede reducir de forma permanente y, por lo tanto, la corriente de polarización aumentará.

Un ejemplo de tal op-amp es el OP97. La hoja de datos dice:

  

Los pines de entrada del OP97 están protegidos contra grandes   Tensión diferencial por diodos back-to-back. Limitacion actual   Las resistencias no se utilizan para mantener un bajo nivel de ruido. Si   Se esperan tensiones diferenciales por encima de ± 1 V en las entradas,   Se deben utilizar resistores en serie para limitar el flujo de corriente a una   máximo de 10 mA. Los voltajes de modo común en las entradas son   no restringido y puede variar en toda la gama de suministro   voltajes utilizados.

Algunos otros amplificadores operacionales tienen resistencias internas y es posible que no ofrezcan una advertencia de que una corriente significativa fluirá para voltajes de entrada diferencial grandes.

En cualquier caso, en el ejemplo particular que se muestra, los diodos pueden acortar el tiempo de respuesta porque evitan que algunos nodos internos del amplificador operacional se saturen completamente. El tiempo de respuesta de un op-amp compensado de ganancia unitaria será horrible de todos modos.

Algunos voltajes inversos de Vbe están limitados a -5 V, lo que puede causar una avería y un posible daño térmico de los controladores de bajo Z a la entrada.

Los diodos de baja capacitancia pueden dar como resultado una protección diferencial de V cuando la salida está saturada y la entrada delta V puede no ser 0.

Los comparadores tienen un diseño diferente al de los OA y tienen una protección interna de diodo inverso Vbe incorporada y la entrada diferencial Absolute max V reflejará esto como en el LM358.

¡Aprenda a comprender todas las especificaciones en cualquier hoja de datos!

Al sujetar, minimiza la carga almacenada en ese nodo, lo que con Q = C * V.

Ese cargo mínimo es importante para decisiones rápidas.

En décadas pasadas, con ADC de aproximación sucesiva personalizados, utilizando una resistencia de entrada y un DAC de modo actual de retroalimentación (construido a medida), la unión de la resistencia y el DAC mostraban la frenética forma de onda de búsqueda binaria. Fijar esa forma de onda lo más cerca posible a cero fue un gran truco para acelerar la decisión.

Incluso investigué las pinzas de los nodos de suma activos, usando matrices de transistores emparejados, para mantener el nodo de suma dentro de 10millivoltios (no 600 milivoltios) de cero; desafortunadamente, aún no conocía el Cmiller de mi circuito de anulación y dejé el proyecto a un lado.

En un ADC, conoce el tiempo necesario y se puede utilizar una pinza activa especial; puede obtener (casi) el mismo beneficio, con pinzas de base común, en circuitos no síncronos, por lo tanto:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Si desea ahorrar energía y área de la placa, pero puede perder varios cientos de milivoltios de sujeción apretada, pruebe uno de estos diodos

UtilizamosunagrancantidaddeHP5082-2835.SipuedemantenereldiodoCALIENTE,seajustaa0,2voltios.

Desafortunadamente, los cables de diodo tienen ALTA PERMEABILIDAD ~~ 2,000, por lo tanto tienen una alta inductancia. Dumet o Kovar es el nombre de la marca.