protección del diodo Zener en la entrada del amplificador operacional?

Sin una resistencia en serie a IN1, la corriente a través del diodo Z no está limitada. Todavía protegerá de ESD, pero cualquier voltaje permanente de una fuente de baja impedancia por debajo de -0.7V o por encima de 5.6V destruirá el diodo.

El LMV324 tiene especificaciones interesantes; en la tabla de valores máximos absolutos, generalmente vemos los voltajes de entrada máximos en los pines IN (+, -) relativos a Vcc y a tierra, pero no es así en este caso:

Estoimplicaquelaentradapuedemanejar5.7Va-0.2Vencualquiersuministroindividual,perosospechoqueesincorrectoyaquelosdiodosESDinternosseencenderánenlascondicionesdeunsuministrode3V(paraelcualestáclasificado)enaproximadamente3.6V(veaeldiagramafuncionalacontinuación).

MiopiniónpersonalesqueelvoltajeenlasentradasV(+,-)nodebesermayorqueVcc+0.2V

ComoyahaydiodosESDinternos,puedepoderusarlossiemprequelacorrientedeentradaestélimitadaaunospocosmiliamperios(losdiodosESDtípicosnopuedensoportarmásdealrededorde3mAa5mAdurantecualquierperíododetiempo).

Unaresistenciadeentradalograeso;Dichoesto,probablementecaeríaunultralow\$V_{on}\$schottky(hayalgunosdispositivosagradablesquetienen<0.2V\$V_f\$silacorrientedeentradaestáadecuadamentecontrolada)desdeelpindeentradaaVccyunoatierraconunaresistenciadeserieadecuada.

Comoyaseseñaló,losdiodosZenersonrelativamentelentos;Además,suvoltajeinversocompletopuedeterminarsignificativamentemásaltoqueelvoltajeZenernominal\$V_Z\$dependiendodelacorriente.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Como la resistencia de entrada del terminal no inversor generalmente se mide en cientos de \ $ M \ Omega \ $, el único efecto que tiene R3 es limitar la corriente en los diodos.

Tamaño R3 para mantener un bajo \ $ V_f \ $ para los diodos externos.

[Update◆

Se agregaron notas sobre la selección de un dispositivo apropiado.

Primero, evalúe el voltaje de amenaza (la descarga de ESD ya está manejada por los diodos internos); Elegiré arbitrariamente 10V por encima de Vcc como ejemplo.

Luego tenemos que sujetar la entrada debajo de Vcc + 0.2; También asumiré arbitrariamente la operación 5V. Tenga en cuenta que un poco de tiempo por encima de 0.2V probablemente estará bien, usaré 0.25V.

Ahora puedo elegir un dispositivo; Usaré un dispositivo de 30 V que tenga realmente una baja de $ V_f \ $ y una baja fuga inversa.

Ahora seleccione un schottky que tenga el rendimiento requerido; este dispositivo parece prometedor.

Ahora dimensione la resistencia para que mantengamos el voltaje directo por debajo de 0.25 V y para que cualquier corriente de fuga no afecte significativamente la linealidad del circuito.

A 25C con 5V inverso, la parte tiene una fuga de \ $ 4 \ mu A \ $ y necesitamos mantener la corriente de avance por debajo de 20 mA para alcanzar \ $ V_f \ le 0.25V \ $.

Este dispositivo tiene una tensión directa típica de 0.25 V a una corriente directa de 20 mA.

A 10V para 20mA, obtenemos \ $ 500 \ Omega \ $ para la resistencia de la serie, y al revés a 5V (condiciones normales de operación) obtenemos \ $ 4 \ mu A \ cdot 500 \ Omega \ $ = 2mV voltaje de compensación debido a fugas.

Si eso es demasiado alto para las ganancias que desea, entonces use una etapa de seguidor como un búfer de entrada con un ajuste de compensación.

Tenga en cuenta que, a mitad del intervalo (2,5 V para un suministro de 5 V), ambos diodos tendrán una ligera fuga y tenderán a cancelarse, reduciendo el voltaje de compensación efectivo en la entrada no inversora; es decir, la corriente de fuga en el dispositivo a Vcc también fluye a través del dispositivo a tierra.

La elección de estos dispositivos es siempre un compromiso; es por eso que hay tantos dispositivos diferentes disponibles para adaptarse a diferentes requisitos.

Primero, hay un infierno especial para quienes dibujan la GND por encima de las señales positivas.

Sobre la protección: los zeners son relativamente lentos. A veces es suficiente, pero la protección más común son los diodos shottky: uno con cátodo en VCC y ánodo en la señal, y el otro con cátodo en la señal y ánodo en VSS.

Por supuesto, se requiere una resistencia limitadora de corriente, a menos que por alguna razón esté seguro de que los diodos (y la fuente de voltaje) pueden tomar toda la potencia excesiva.

En realidad, en muchos aspectos, esos diodos de sujeción están integrados en el nivel de silicona. En ese caso puedes encontrarlo en la ficha técnica. Ellos recomendarán la máxima corriente.