Mengapa tidak ada resistor pada input di bawah rangkaian op amp yang mengubah gelombang sinus menjadi persegi?

8

Sirkuit di bawah ini tampaknya menggunakan umpan balik negatif dengan cara yang aneh. Tidak ada resistor masukan pada - terminal, dan bukannya menempatkan resistor di cabang umpan balik, mereka menempatkan dua 4.3V dioda zener. Aku agak mengerti mengapa output mungkin sebuah 5V gelombang persegi. Tetapi saya benar-benar tidak begitu yakin tentang hal itu karena ada dua hal yang mengusir saya:

1) Input adalah sumber tegangan tanpa resistor. Karena + input op amp berada di ground, op amp harus mencoba menarik - input juga ke ground. Bukankah ini benar-benar memperpendek sumber tegangan input ke ground dan aliran arus tak terbatas?

2) Apakah legal untuk meletakkan dioda zener di cabang umpan balik seperti yang ditunjukkan pada gambar? masukkan deskripsi gambar di sini

operational-amplifier Agen
sumber
1
Hampir merupakan bentuk paling murni dari op-amp zero-crossing detector.
Long Pham
1
Ya, saya pikir itu adalah detektor zero-crossing, hanya ayunan keluaran lebih kecil. Menghapus dioda zener itu, berayun antara +15 dan -15 ..
AgentS
1
Memang Anda dapat menggunakan ini sebagai detektor zero crossing, limiter (informasi amplitudo dihapus) atau "squarer". Nama dasarnya berbeda untuk sirkuit yang sama. Ini lebih merupakan konteks di mana Anda menggunakannya yang menentukan apa yang kita sebut itu.
Bimpelrekkie
1
Itu legal, mungkin tidak di Utah sekalipun
PlasmaHH

Jawaban:

7

Anda benar, Anda telah melihat cacat di sirkuit ini. Rangkaian tidak bergantung pada resistor untuk hadir secara seri dengan Vin. Jika kita akan menerapkan +25 mV (dari sumber tegangan ideal) di Vin maka opamp akan mencoba menarik - inputnya ke 0 Volt (permukaan tanah). Opamp akan melakukannya dengan menurunkan tegangan output ke level terendah yang dapat dicapai. Yaitu -15 V, bukan -5 V. Arus yang tak terbatas akan (mencoba) mengalir melalui 2 zenerdiode. Tetapi pada akhirnya - input dari opamp tidak akan pernah mencapai 0 V dan sumber tegangan ideal akan "menang".

Seperti yang ditarik terlalu banyak arus dapat mengalir dan ini dapat merusak opamp dan / atau dioda zener.

Jadi Anda benar, perlu ada beberapa resistansi seri untuk membatasi arus ke Vin. Itu kemudian juga akan membatasi arus yang mengalir melalui dua dioda zener dan arus keluaran dari opamp.

Tidak ada "hukum" untuk mencegah Anda menggunakan kedua dioda zener itu di anti seri :-) Jadi ya, sangat legal.

Hasilnya adalah dioda zener dua arah dalam kasus ini 5 V. Berarti bahwa bersama dioda akan turun 5 V ketika arus mengalir melaluinya. Seperti ini, arus dapat mengalir ke dua arah. Saat menggunakan satu dioda zener, Anda mendapatkan 4,3 V terbalik dan 0,7 V maju.

Bimpelrekkie
sumber
Ahh jadi resistor input adalah suatu keharusan untuk membatasi arus. Lega sekali! Terima kasih. Saya berharap mereka telah menempatkan struktur dioda zenar yang sejajar dengan output. (Saya tidak dapat menahan perasaan bahwa penulis ingin memamerkan seberapa pintar dia dengan menggunakan virtual ground di - input.) Terima kasih lagi :)
AgentS
3
Menempatkan dioda Zener dalam loop umpan balik memiliki keuntungan besar untuk mencegah opamp dari jenuh, yang menjaga kinerjanya. Banyak opamps membutuhkan waktu lama untuk keluar dari kejenuhan, yang dapat menyebabkan kinerja yang sangat buruk di sirkuit keseluruhan.
Dave Tweed
1
memang dan loop umpan balik bergantung pada output yang dapat mempengaruhi input dalam beberapa cara. Jika itu tidak mungkin maka itu bukan umpan balik. Resistor yang dilupakan itu memungkinkan pengaruhnya. Tanpa resistor tidak akan ada umpan balik yang "tepat". Sangat disayangkan itu tidak dimasukkan karena itu penting.
Bimpelrekkie
2

mungkin perancang rangkaian ini mengandalkan impedansi keluaran dari rangkaian sumber tegangan sinusoidal (tidak ada sumber tegangan yang ideal, setiap sumber tegangan memiliki impedansi keluaran yang setara) saya pikir itu sebabnya tegangan input sangat rendah untuk mendapatkan arus yang rendah cocok untuk zeners karena impedansi output biasanya rendah, misalnya jika sinyal sinusoidal berasal dari fungsi generator yang memiliki impedansi output sama dengan 50 ohm (umum) maka arus melalui zeners akan menjadi hanya .5mA (sepotong kue untuk zeners)

isam
sumber
2

Zeners sudah memiliki Zz = 9Ω @ 58mA dan Zzt = 400 Ω @ 1mA atau nilai ambang.

Jumlah untuk Vf = 0.7V dan Vz = 4.3 menambahkan hingga 5.0V menghasilkan sinyal terpotong +/- 5V yang diatur dengan nyaman.

Toleransi Vz adalah +/- 5% pada 58mA tetapi akan naik 9mV / mA dengan lebih banyak arus dan turun 400mV / mA di Vzt. Lebih disukai untuk operasi yang stabil menggunakan lebih banyak arus menuju arus pengenal.

Juga tidak ada yang benar-benar menggunakan zener untuk ini karena karakteristik pembatas lunak menggunakan Zener untuk mengubah penguatan dan membatasi tegangan.

Mengapa ini contoh desain yang mengerikan?

  • tidak ada spesifikasi untuk toleransi tegangan dan kuadrat dari puncak.
  • Zeners adalah toleransi yang buruk untuk memulai karena kurva VI eksponensial
  • Impedansi sumber harus lebih tinggi daripada Zen untuk mengurangi batas penguatan dan dengan demikian output tegangan, dengan demikian arus rendah dan lutut sangat bulat
  • tegangan Zener turun jauh di bawah nilai Vz lebih dari 10% sehingga tidak akan pernah menjadi 4.3 + 0.7 = 5V, lebih seperti 4.4V dengan sumber 1K

  • pada titik ini Anda harus memeriksa kembali persyaratan dan spesifikasi yang sebenarnya.

    Mengapa saya membutuhkan ini?
    Mengapa kita menerima begitu saja contoh-contoh dalam buku dan situs web yang sempurna? Percaya tapi verifikasi. Jangan pernah berasumsi kecuali Anda tahu pasti.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
sumber