正弦波を方形波に変換するオペアンプの下の回路の入力に抵抗がないのはなぜですか?


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以下の回路は、奇妙な方法で負のフィードバックを使用しているようです。-端子には入力抵抗がなく、フィードバックブランチに抵抗を配置する代わりに、2つの4.3Vツェナーダイオードを配置します。出力5Vの方形波ある理由がわかります。しかし、次の2つが原因となって、私は本当に確信が持てません。

1)入力は抵抗なしの電圧源です。以来+のオペアンプの入力が接地され、オペアンプは引っ張ってみてください-地面にも入力します。これは実際には入力電圧源をグランドに短絡し、無限の電流が流れませんか?

2)図に示すように、フィードバックブランチにツェナーダイオードを配置することは合法ですか? ここに画像の説明を入力してください


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ほとんど純粋な形のオペアンプのゼロ交差検出器。
Long Pham

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ええ、私はそれゼロクロス検出器だと思います、出力スイングだけがより小さいです。これらのツェナーダイオードを取り外し、それは.. +15および-15の間でスイング
エージェント

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実際、これをゼロクロッシング検出器、リミッター(振幅情報は削除されます)、または「二乗」として使用できます。同じ回路に対して基本的に異なる名前。私たちがそれを何と呼ぶか​​を決定するのは、あなたがそれを使用するより多くの文脈です。
Bimpelrekkie、2018年

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それは合法ですが、ユタ州ではないかもしれません
PlasmaHH

回答:


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あなたは正しい、あなたはこの回路の欠陥を発見しました。この回路は、Vinと直列に存在する抵抗に依存しています。Vinに(理想的な電圧源から)+25 mVを適用すると、オペアンプは-入力を0ボルト(グラウンドレベル)に引き込もうとします。オペアンプは、出力電圧を達成可能な最低レベルに下げることにより、これを行います。つまり、-5 Vではなく-15 Vです。2つのツェナーダイオードに無限電流が流れます(しようとします)。しかし、結局のところ、オペアンプの-入力は0 Vに到達することはなく、理想的な電圧源は「勝ち」ます。

引き出される電流が多すぎると、オペアンプやツェナーダイオードが破損する可能性があります。

つまり、Vinへの電流を制限するために直列抵抗が必要です。これにより、2つのツェナーダイオードを流れる電流とオペアンプの出力電流も制限されます。

これらの2つのツェナーダイオードをアンチシリーズで使用することを妨げる「法則」はありません:-)そのため、完全に合法です。

その結果、この場合は5 Vの双方向ツェナーダイオードになります。つまり、ダイオードに電流が流れると、ダイオードが一緒に5 V降下します。このように、電流は両方向に流れることができます。1つのツェナーダイオードを使用すると、逆方向に4.3 V、順方向に0.7 Vが得られます。


ああ、だから入力抵抗は電流を制限するために必要です。そんな安心!ありがとうございました。私は彼らがそのツェナーダイオード構造を出力と平行に置いていたらいいのにと思います。(著者が-入力で仮想グラウンドを使用することにより、彼がどれほど賢いかを
自慢し

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ツェナーダイオードをフィードバックループに配置すると、オペアンプ自体が飽和するのを防ぎ、そのパフォーマンスを維持できるという大きな利点があります。多くのオペアンプは、飽和状態になるまでに長い時間がかかり、回路全体のパフォーマンスが非常に低下する可能性があります。
Dave Tweed

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実際、フィードバックループは、何らかの方法で入力に影響を与えることができる出力に依存しています。それが不可能な場合は、フィードバックではありません。その忘れられた抵抗は影響を可能にします。抵抗がないと、「適切な」フィードバックはありません。必須なので含まれていなかったのは残念です。
Bimpelrekkie

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この回路の設計者は、正弦波電圧源回路の出力インピーダンスに依存している可能性があります(理想的な電圧源はなく、すべての電圧源に同等の出力インピーダンスがあります)入力電流が非常に低く、低電流が得られるのはなぜかと思います出力インピーダンスが通常低いため、ツェナーに適しています。たとえば、正弦波信号が50Ω(共通)の出力インピーダンスを持つ関数発生器からのものである場合、ツェナーを流れる電流は0.5mA( zeners)


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ツェナーには、Zz =9Ω@ 58mAおよびZzt = 400Ω@ 1mAまたはしきい値があります。

Vf = 0.7VとVz = 4.3の合計は5.0Vまで加算され、便利な安定化+/- 5Vクリップ信号が生成されます。

Vz許容値は58mAで+/- 5%ですが、より多くの電流で9mV / mA上昇し、Vztで400mV / mA低下します。したがって、定格電流に向けてより多くの電流を使用して安定した動作を実現することが推奨されます。

また、ツェナーを使用してゲインを変更し、電圧を制限するソフト制限特性のため、実際にはツェナーを使用していません。

なぜこれはひどい設計例なのですか?

  • 電圧許容値とピークの直角度についての仕様はありません。
  • 指数VIカーブのため、ツェナーは最初から許容範囲が狭い
  • ゲインの制限、したがって電圧出力を減らすために、ソースインピーダンスはツェナーよりも高くなければなりません。したがって、電流は低く、膝は非常に丸められます。
  • ツェナー電圧は定格Vzを10%以上下回るので、4.3 + 0.7 = 5Vになることはなく、1Kソースの4.4Vのようになります。
  • この時点で、実際の要件と仕様を再検討する必要があります。

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