¿Cómo evitar que el amplificador operacional se sature?

Un diodo zener conectado desde la salida del amplificador operacional a la entrada inversora (posiblemente con un diodo estándar en serie) y NO conmutado por S1 más una resistencia de Vsense a la entrada inversora limitará la excursión Vout +. Si se trata de un suministro doble, los zeners de espalda con espalda harán lo mismo de manera simétrica.

Cuando Vout se acerca a Vzener, se proporciona retroalimentación negativa. La resistencia de OA a Vsense debe ser lo suficientemente grande como para que Zener domine con un efecto mínimo de Rsense.
Un 1K debería estar bien, pero algo como 100 x Rsense para valores bajos de Rsense debería ser un compromiso correcto. La fuga de Zener a bajas desviaciones de salida debe ser "baja". Una solución más elegante que implemente el mismo principio con circuitos más complejos produciría un efecto verdaderamente mínimo cuando la carga está conectada.

Agregado:

¡El centro no puede contener! * Sabía que debería haber agregado el extra :-). Pensé en comentar sobre la respuesta de frecuencia, pero no lo hice. Como ha señalado WhatRoughBeast, los zeners tienen una capacitancia que puede ser necesaria, aunque en la mayoría de los casos el efecto es probablemente mínimo. por ejemplo, con decir Risol = 1k y si Czeners = 1 nF, entonces la constante de tiempo es t = RC = 1000 x 10 ^ -9 = 1 uS. Con 100 R es 0.1 uS. Si esto importa o importa mucho depende de la aplicación.

La capacitancia Zener varía con (al menos) el modelo, la tensión aplicada (directa o inversa), la temperatura y la frecuencia. Los valores reales pueden variar ampliamente, pero para empezar, 1 nF parece una buena regla general. Están disponibles versiones de baja capacitancia.

El efecto del zener polarizado directo en serie con el zener polarizado inverso a voltajes < < Vzener se deja como ejercicio para el alumno.

Esta nota de aplicación de RENESAS de 69 páginas proporciona una excelente descripción de las características del diodo Zener. Las páginas 29-31 brindan información sobre aspectos de capacitancia Zener, con numerosos gráficos que muestran ejemplos de voltaje frente a capacitancia.

:
 .............. Capacitancia a 0.1 V
HZS-LL .... 1-10 pF
HZS-L ..... 10-40 pF
HZS ....... 30-200 pF HZ ......... 30-200 pF

PERO esta nota de aplicación de ONSEMI anterior Teoría y diseño de TVS / Zener indica valores en el rango de 1 a 10 nF en algunos casos. La capacitancia comienza en la página 34.

Estos zeners tienen menor capacitancia que muchos a 150 pF típico a 0V a 1 Megahercio. La capacitancia cae al aumentar el voltaje inverso.

Aquí hay algunos zeners ROHM diseñados específicamente para ser de baja capacitancia.

La única forma de evitar que la OpAmp se sature es proporcionar un circuito de retroalimentación interno.

Esto se podría hacer cambiando el cambio de un SPST a un tipo DPST y agregando una resistencia de realimentación local Rfb.

Cuando SW1 y SW2 están abiertos, Rfb proporcionará comentarios. El valor de Rfb sería mucho mayor que el de RLoad, de modo que con los conmutadores cerrados, RLoad y Rsense dominarían. Por ejemplo, si RLoad fuera 1k Ohm, Rfb podría ser 100k Ohm.

Usted sabe cuándo está activado S1, y cuándo está apagado (o abierto). Cree una señal S1b (inversa de S1) y utilícela en la siguiente situación:

Su opamp es diferencial (y usted está proporcionando un diagrama simple) o diferencial a extremo único. En cualquier caso, puede hacer un cortocircuito de

1 - salidas diferenciales en un amplificador diferencial 2: la salida de un extremo al nodo interno en la rama diferencial.

Por supuesto, esto mata la ganancia, pero todo está sesgado correctamente y el amplificador no se satura.

Hacemos esto todo el tiempo en nuestros circuitos. Es simple, y funciona.

La solución más sencilla sería hacer un paralelo de la carga con algún tipo de red no lineal, como dos diodos Zener en serie, dos LED consecutivos o dos diodos. Por supuesto, la fuga tomaría corriente de la carga, por lo que puede o no rendir un rendimiento aceptable.

Los amplificadores operacionales que limitan están disponibles, pero no son tan comunes. También puede encontrar un amplificador operacional convencional con un tiempo de recuperación corto.

Debe examinar por qué está desconectando el opamp de su carga de tal manera. Si desea apagar la corriente, sería mejor conducir la entrada positiva a 0.

¿Qué estás tratando de lograr en general? ¿Por qué crees que tienes que romper la conexión entre la carga y la salida del opamp? Retrocede dos niveles y explica lo que realmente está pasando.