Configuración de OpAmp Buffer con salida máxima permitida

Estoy diseñando un circuito, y una sección del mismo es la siguiente:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

¿Qué circuito puedo usar para permitir que OA1 siga la entrada no inversora de 0 a 5 V exactamente, y cualquier cosa por encima de 5 V en la entrada sigue siendo 5 V en la salida?

(Pensé en usar 2 resistencias o un recortador para reducir el voltaje en la entrada, pero no uso el rango de 5-10 V y quiero usar el rango completo de 0-5 V en la salida)

(La entrada de 0-10 V no está disponible para el rediseño, el OA2 no existe, pero lo coloqué allí para indicar un circuito de alta impedancia después de la salida).

Nota: estoy tratando de ser preciso, podría usar una resistencia + diodo zener en la salida para limitar el valor comercial más cercano para zeners, por ejemplo. 5.6V, pero debe haber una forma mejor y más precisa de hacerlo.

Respuestas (4)

Aquí está mi solución:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Cómo funciona es que el tercer opamp comparará Vlim con un voltaje de referencia de 5 V. Tan pronto como el voltaje suba por encima de la referencia de 5 V, la salida de OA3 bajará, esto básicamente funciona como un diodo zener ideal de 5 V. Tan pronto como Vlim baje de 5 V, la salida de OA3 será alta y el diodo estará en modo inverso.

Entonces, el diodo es para evitar que OA3 interfiera cuando Vlim <5 V

La precisión del nivel de sujeción de 5 V está determinada principalmente por ese nivel en sí mismo y las compensaciones de CC del OA3. El diodo está en el circuito de retroalimentación de OA3, por lo que la caída de voltaje a través de él no importa.

Solución realmente simple, solo agrega un OpAmp, 1xDiode, 3xResistors (obtuve Vref de 24V). La simulación funciona perfecta. Probaré esto en mi circuito para ver si Real golpea a Ideal en la cara.
El circuito funciona bien. Usé un 7805 para obtener un Vref de 5V mejor y fijo. Se ve muy estable. Gracias.
@Bimpelrekkie si el búfer tuviera ganancia, ¿querría colocar el recortador del amplificador operacional en la entrada en lugar de la salida para evitar el error de compensación de entrada? Supongo que estaría agregando capacitancia de entrada, lo que podría ser un problema si se tratara de un circuito rápido.
No, todavía me gustaría recortar en la salida, ya que la ganancia hace que la entrada sea más sensible, por lo que también se amplificaría el desplazamiento de OA3. En este circuito, la velocidad está limitada por el ancho de banda y la velocidad de respuesta de los amplificadores operacionales. La capacitancia de entrada Opamp influirá mucho menos que eso.

Una búsqueda en la web de circuitos opamp min-max hace algún tiempo me llevó a un fascinante amplificador de abrazadera de retroalimentación de voltaje AD8036 de Analog Devices. Este dispositivo, cuando se usa en modo no inversor, puede sujetar el voltaje de entrada entre un límite superior e inferior.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Figura 2. Diagrama de bloques de pinza amperimétrica. (Consulte la página 16 de la hoja de datos). + V I norte se aplica a la entrada no inversora de A1 hasta que + V I norte > V H en qué punto se aplica S1 V H a A1. Del mismo modo cuando + V I norte < V L S1 aplica V L a A1.

Existen algunas limitaciones en el dispositivo, en particular los voltajes de suministro (+/- 3 a +/- 5 V) y 6,3 V máx. Δ V entre V H y V L - pero puede solucionarlos, por ejemplo, trabajando en el rango de 0 a 1 V en sus entradas y colocando un amplificador AX 5 después.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Creo que TI también tiene uno con el OPA699. Utilizo uno y lo coloco de golpe en su voltaje de abrazadera más bajo bastante rápido y tiene una recuperación de abrazadera muy buena. Muy poca distorsión.

esquemático

simule este circuito : el esquema creado con CircuitLab podría tener que cambiar los valores de resistencia, pero la relación está ahí y entiende la idea.

¿No sería esto bastante malo en términos de SNR? ¿Su señal de entrada es 1/5 de la señal original + zener y ruido de resistencia?

Simplemente haga que el riel de voltaje positivo sea de +5 V en lugar de 24 V y use un amplificador operacional de riel a riel.

Puede obtener 5 V de 24 con un regulador lineal o construir uno propio con un divisor de voltaje amortiguado por otro amplificador operacional y un transistor de paso.

Es posible que el circuito no tenga excelentes características de CA si va a colocar el amplificador operacional en el riel de 5V.

Buena sugerencia, pero estoy usando componentes estándar y no tengo amplificadores operacionales de riel a riel. Iré por la solución de Bimpelrekkie.
No tiene que ser de riel a riel. No pude encontrar la relación entre el voltaje de suministro positivo y el voltaje de salida máximo para el LM358, pero con un experimento simple podría configurar el suministro positivo un poco por encima de 5V para que el LM358 se sature a 5V. Lo único es que el voltaje que necesitará para el suministro positivo puede no ser una salida de regulador lineal común y, por lo tanto, tendrá que obtenerlo de un divisor de voltaje respaldado por otro amplificador operacional, pero iba a usar una segunda operación. amplificador de todos modos.
Sin embargo, la solución de Bimpelrekkie es probablemente más lineal.
Configuración de OpAmp Buffer con salida máxima permitida
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v