Amplificador operacional con diodo zener

En el siguiente circuito, quiero encontrar el voltaje de salida Vo relacionado con el voltaje de entrada Vi. Los diodos D1 y D2 son iguales y tienen una caída de 0,7V cuando conducen. El amplificador operacional también es ideal. Para el diodo zener sabemos que:

V z mi norte mi r = 8 , 6 V

Bueno, cuando nuestra entrada es positiva (Vi>0), la salida Vo es negativa (Vo<0), por lo que el diodo Zener conduce pero tanto D1 como D2 tienen polarización inversa, por lo que el circuito funciona como un amplificador operacional inversor con ganancia = - Rf/Rin=-10K/1K=-10. Entonces Vo=-10Vi.

Estoy un poco confundido con el otro caso sobre la entrada negativa (Vi <0). Entonces la salida será positiva (Vi>0). ¿Esto hará que el diodo zener se conduzca en la dirección opuesta y que D1, D2 también se polarice hacia adelante, de modo que tengamos otra ruta desde la salida hasta la entrada inversora?

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Respuestas (1)

Cuando la entrada es negativa (y pequeña), los diodos y el zener pueden ignorarse.

A medida que la señal de entrada aumenta negativamente, llegará a un punto en el que la salida se convierte en +(8,6 V + 2*0,7 V = 10 voltios). Antes de esto, tiene una ganancia de -10k/1k y en (o más) este punto tiene retroalimentación negativa completa y el circuito tiene ganancia cero, por lo tanto, los límites de salida son 10 voltios. No puede hacer nada más teóricamente.

No estoy seguro si lo conseguí. Bueno, supongo que mi pensamiento sobre la entrada positiva es correcto. Quiero decir que cuando la entrada es positiva (Vin> 0), la salida es negativa (Vo <0), por lo que Diode zener tiene polarización directa pero D1 y D2 tienen polarización inversa, ¿verdad? Así que ignoramos este camino. Por otro lado, para pequeños valores de entrada negativa (antes de que Vo llegue a 10V) ninguno de los tres diodos conduce. Pero después de que Vo se vuelve más grande negativamente que -1V, los 3 diodos conducen con una caída de voltaje total de 10 voltios, lo que significa que ahora la corriente fluirá en esta nueva ruta en lugar de la ruta con una resistencia de 10k.
Y si es así, ¿por qué la salida permanece en 10 V después de eso?
La salida se mantendrá en 10 voltios sí. Recuerde que con retroalimentación negativa, el amplificador operacional siempre está tratando de hacer que ambas entradas tengan el mismo voltaje y 10,01 voltios en la salida tendría que poner 0,01 voltios en una de las entradas. La retroalimentación negativa lucha para resolver ese problema y mantener la salida a 10 voltios. Para diodos y zener no ideales, por supuesto, habrá un efecto de codo redondeado.
@ Entonces, podemos decir que una manera fácil de pensar en este problema para las entradas negativas es imaginar que los tres diodos consisten en un nuevo diodo D 'que tiene la misma polaridad que los diodos D1, D2 y conduce por encima de 10 V (que es la caída de voltaje total de todos ellos) ?
Sí, solo un diodo con una ruptura de 10 voltios.
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