オペアンプが飽和するのを防ぐ方法は？

フィードバックが断続的に切断されている場合、オペアンプが飽和状態になるのをどのように防ぐことができますか？

たとえば、この回路（実際の問​​題の簡略化されたケース）では、オペアンプは負荷への電流源として機能しますが、負荷が切断される場合があります。

負荷が切断されると、オペアンプの出力は正のレールになり、オペアンプは飽和状態になります。負荷が再接続されると、オペアンプは電流の調整を開始するのに余分な時間を要し、その後、予想される電流設定値にスルーします。オペアンプによっては、飽和状態から回復するまでの時間が非常に長くなる場合があります。負荷を流れる電流は、その時間に可能な最大値です（タッチ）。

この場合、飽和をどのように回避できますか？それを行うフィードバックネットワークにいくつかの追加コンポーネントがありますか？多分ある種の入力または出力クリッピング回路？組み込み回路を使用して、出力（または入力）からレールから離れる電圧を本質的に制限するオペアンプはありますか？

オペアンプ出力から反転入力に接続されたツェナーダイオード（おそらく、標準のstdダイオードを使用）は、S1とVsenseから反転入力への抵抗によって切り替えられず、Vout +の偏位を制限します。これが二重供給である場合、連続したツェナーは対称的に同じことを行います。

VoutがVzenerに近づくと、負のフィードバックが提供されます。OA-からVsenseへの抵抗は、ツェナーがRsenseからの影響を最小限に抑えて支配するのに十分な大きさである必要があります。
1Kは問題ないはずですが、Rsenseの値が小さい場合は100 x Rsenseのようなものでも問題ありません。低出力偏差でのツェナーリークは「低い」はずです。より複雑な回路で同じ原理を実装するより洗練されたソリューションは、負荷が接続されているときの影響を本当に最小限に抑えます。

追加：

センターは開催できません！*私はエキストラを追加すべきだったと知っていました:-)。周波数応答についてコメントすることを考えましたが、しませんでした。WhatRoughBeastが指摘したように、ほとんどの場合効果はおそらく最小限ですが、ツェナーには説明が必要な静電容量があります。たとえば、Risol = 1kとすると、Czeners = 1 nFの場合、時定数はt = RC = 1000 x 10 ^ -9 = 1 uSです。100 Rでは0.1 uSです。これが重要か重要かは、アプリケーションによって異なります。

ツェナー容量は、（少なくとも）モデル、印加電圧（順方向または逆方向）の温度、周波数によって異なります。実際の値は大きく変動する可能性がありますが、1 nFは、最初の目安として適切です。低容量バージョンもご用意しています。

電圧で逆バイアスされたツェナーと直列の順バイアスツェナーの効果<< Vzenerは、学生の練習問題として残されています。

この69ページのルネサスアプリケーションノート は、ツェナーダイオードの特性の優れた概要を提供します。29〜31ページは、ツェナー容量の側面に関する情報を提供します。電圧と容量の例を示す多数のグラフがあります。

シリーズ：
.............. 0.1 V時の容量
HZS-LL .... 1-10 pF
HZS-L ..... 10-40 pF
HZS ...... 。30〜200 pF HZ ......... 30〜200 pF

しかし、この古いONSEMIアプリケーション・ノートTVS /ツェナー理論と設計上の考慮事項は、いくつかのケースでは1〜10 nFの範囲の値を示しています。静電容量は34ページから始まります。

これらのツェナーは、150 pF（0 MHz、1 MHz）で多くのコンデンサよりも低い静電容量です。静電容量は、逆電圧が増加すると低下します。

以下は、特に低容量になるように設計されたロームのツェナーです。

OpAmpが飽和しないようにする唯一の方法は、内部フィードバックループを提供することです。

これを行うには、スイッチをSPSTタイプからDPSTタイプに変更し、ローカルフィードバック抵抗Rfbを追加します。

SW1およびSW2が開いている場合、Rfbによってフィードバックが提供されます。Rfbの値はRLoadの値よりもはるかに大きいため、スイッチを閉じた状態では、RLoadとRsenseが支配的になります。たとえば、RLoadが1kオームの場合、Rfbは100kオームになります。

S1がいつオンで、いつオフ（またはオープン）かがわかります。S1b（S1の逆）信号を作成し、それを次の状況で使用します。

オペアンプは差動（または単純な図を提供している）または差動からシングルエンドのいずれかです。どちらの場合も、

1-差動アンプの差動出力2-差動ブランチの内部ノードへのシングルエンド出力。

もちろん、これはゲインを殺しますが、すべてが適切にバイアスされ、アンプは飽和しません。

私たちはこれを常に回路で行っています。それは簡単で、うまくいきます。

最も簡単な解決策は、2つの直列ツェナーダイオード、2つの背中合わせのLED、または2つのダイオードなど、ある種の非線形ネットワークと負荷を並列化することです。もちろん、漏れは負荷から電流を受け取るため、許容できるパフォーマンスが得られる場合と得られない場合があります。

制限のあるオペアンプは入手可能ですが、それほど一般的ではありません。また、回復時間が短い従来のオペアンプを見つけることができる場合があります。

このような方法でオペアンプを負荷から切り離している理由を調べる必要があります。電流を遮断したい場合は、正の入力を0に駆動するのが良いでしょう。

全体的に何を達成しようとしていますか？なぜオペアンプの負荷と出力の間の接続を切断する必要があると思いますか？2つのレベルを後退し、実際に何が起こっているかを説明します。