¿Cuál es el voltaje de salida en este caso?

¿Qué sucede cuando el voltaje de salida de un amplificador operacional (por ejemplo, en una configuración de inversión/seguidor de voltaje) debe ser mayor que una cierta cantidad (por ejemplo, 10 V) y en la salida coloco un diodo zener de 5 V en reversa, seguido de GND?

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Por un lado, debería ser Vin, ¿verdad? Pero creo que también debe ser menor o igual a 5V por el Diodo

Respuestas (3)

Si la entrada inversora es baja, el amplificador operacional intentará aumentar el voltaje de salida, por lo que a través de la retroalimentación intentará igualar los +15 V del no inversor. Lo más duro posible. Sin embargo, al mismo tiempo, el zener se hunde lo más fuerte posible. Al final, obtienes el equivalente a un cortocircuito y el opamp o el zener eventualmente se calentarán mucho y podrían destruirse.

De manera realista, el TL081 está protegido contra cortocircuitos y la capacidad de corriente de salida no es increíblemente alta, por lo que ambas partes se calentarán y el voltaje de salida estará entre 5 y 15 voltios, probablemente cerca de 5, porque, como se dijo , la capacidad actual no es increíblemente alta.

Esta es una situación imposible para un opamp ideal y un diodo zener ideal. El amplificador operacional generará o absorberá cualquier corriente que se requiera para mantener el voltaje de salida deseado. El zener absorberá cualquier corriente que se requiera para limitar el voltaje a 5 V. Para los componentes ideales, la corriente es infinita y el voltaje no se puede terminar.

Sin embargo, los componentes reales tienen una corriente máxima que pueden generar o disipar y aun así se adhieren a las otras especificaciones que prometen. Si el opamp solo puede emitir 10 mA y el zener puede hundir 20, entonces el zener gana y el voltaje permanece en 5 V. Si el opamp puede generar más corriente de la que puede manejar el zener, entonces el zener se destruye y el voltaje se va. a 15v

Una vez que ejecuta partes más allá de una especificación, ya no puede confiar en la operación dentro de ninguna de las otras especificaciones. Además, se pueden producir daños permanentes.

¿Está seguro de que Olin, en mi experiencia, los diodos muertos (incluido el zener) generalmente fallan en cortocircuito, por lo que tanto el zenner como el amplificador operacional morirían?
@Warren: los diodos pueden fallar tanto en corto como en abierto, por lo que lo que dices también puede suceder. El punto, sin embargo, es que después de violar las especificaciones, no puede confiar en ninguna especificación restante.
De acuerdo, @Olin cuando usa piezas fuera de las especificaciones, a menudo mueren, mi experiencia suele ser que los diodos fallan a menos que estén en algo con mucha energía como un SMPS.

El amplificador operacional limitará la corriente al tratar de llevar el voltaje de salida a 15 V (suponiendo que el voltaje de la fuente de alimentación en el amplificador operacional sea superior a aproximadamente 18 V, de lo contrario, es posible que no pueda llevar la salida tan alta).

El TL081 tiene una corriente de salida de cortocircuito máxima de 60 mA. Un pequeño Zener de cable axial (por ejemplo, el 1N751A de 500 mW) está clasificado para una corriente máxima de 70 mA, por lo que sobrevivirá; lo más probable es que el voltaje de salida sea superior a 5,1 V, pero no mucho más alto (probablemente menos de 6 V) . Esto está fuera incluso de las curvas típicas y la impedancia zener enumerada solo es válida cerca de la corriente de prueba, por lo que es una suposición, no es algo en lo que pueda colgarse el sombrero y, por lo tanto, no es una buena ingeniería en la que confiar.

¿Cuál es el voltaje de salida en este caso?
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