集成运放输入电压保护的常用方法、设计思路

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集成运放输入电压保护的常用方法、设计思路

电子发烧友网 发表于 2020-10-31 10:22:47

今天讲解集成运放输入电压保护的常用方法、设计思路,以供大家学习借鉴。

01

差模输入电压保护电路


输入端差模电压超过集成运放差模输入电压的允许范围,将导致集成运放损坏,必要时需加保护电路。

(1) 稳压管保护电路

将同一型号的两只稳压管反向串联后并在集成运放的两个输入端,应用稳压管的钳位作用可对集成运放的输入端进行保护。稳压管的稳压值Uz<|Uidm|,Uidm为集成运放的最大差模输入电压。

以下举例说明:

应用稳压管设计F001型集成运放的差模电压保护电路。

电路图如图2.3.4所示。

F001型集成运放的最大差模输入电压UIDM 为±6V。选择2CW12型稳压管,Uz: 4~5.5V, 4~5.5<1±6V, 满足要求。

(2) 二极管保护电路

二极管差模电压保护电路如图2.3.5所示。

图2.3.5中,VD1、VD2为保护二极管。VD1、VD2使集成运放两输入端之间的电压不超过±0.7V,设计时选择VD1、VD2为同型号的二极管,反向电流要小。

举例说明如下:

应用二极管设计F001型集成运放的差模电压保护电路。

电路图同图2.3.5。VD1、VD2选择1N4148 型高速开关二极管,反向电流为0.025μA,正向压降UF<1V。F001的UIDM为±6V,UF<|UIDM|,满足要求。

02

共模输入电压保护电路


电路的共模电压超过集成运放的共模输入电压范围,将导致集成运放损坏,必要时需加保护电路。

(1) 集成运放共模输入电压范围小于电源电压的保护电路

集成运放共模输入电压范围小于电源电压的保护电路如图2.3.6所示。

图2.3.6中VD1,VD2为引向管;E+、E_为外加电源,其值等于集成运放的允许共模电压。集成运放输入电压的绝对值被钳位在|E+0.7|V。VD1、VD2为同型号的二极管,其最高反向工作电压UR>2E。其中,E=E+=|E_|。

举例如下所示:

设计F007型集成运放的共模电压保护电路,电源电压为±15V。F007的共模电压范围为±12V。

电路图同图2.3.6。图2.3.6中,Rn为信号源内阻,RF、 Rt 为反馈电阻。

①选择E+、E_
选择E+、E_为F007的共模电压范围,E+=+12V, E_= -12V


②VD1、VD2
VD1、VD2选用1N4148型高速开关二极管,最高反向工作电压UR为75V,即UR>2E,符合要求。

(2) 集成运放共模输入电压范围等于电源电压的保护电路

集成运放共模输入电压范围等于电源电压的保护电路如图2.3.7所示。图2.3.7中,VD1、VD2为保护二极管,集成运放输入端电压被钳位在Uee-0.7V和Ucc+0.7V。

VD1、VD2为同型号二极管,其最高反向工作电压UR应满足2UR>Ucc-Uee。Ucc为正电源电压,Uee为负电源电压。

举例说明如下:

设计F253型集成运放的共模电压保护电路,电源电压为±15V。

F253的共模电压范围为±15V,等于电源电压。其共模电压保护电路的电路图同图2.3.7。

图2.3.7中,Rn为信号源内阻,RF、Rf为反馈电阻。

VD1、VD2选用1N4148型高速开关二极管。其UR=75V, 2UR>Ucc-Uee=30V,满足要求。

03

反相输入端的保护电路


反相输入端保护电路如图2.3.8所示。图2.3.8中,VD1、VD2为保护二极管。

VD1、VD2将集成运放反相输入端电压钳位在±UF。UF为二极管正向压降。二极管最高反向工作电压应大于电源电压。

举例说明:应用7F741M 型集成运放组成反相型放大器,设计其反相输入端保护电路。

电源电压为±15V

电路图同图2.3.8

VD1、VD2选用1N4148型高速开关二极管,正向压降UF<1V,最高反向电压UR=75V,电源电压为±15V, 75>|15|,满足要求。

04

同相输入端的保护电路


同相输入端保护电路如图2.3.9所示。图2.3.9中,VS1、VS2为同型号的稳压管,稳定电压为Uz。Ucc、Uee分别为集成运放的正、负电源,并且Ucc=|Uee|。 选择VS1、VS2时,应使(Uz+UF)≤Ucc。同相输入端被钳位在±(Uz+UF)。UF为稳压管的正向下降。

举例如下所示:

应用7F741M型集成运放组成同相型放大器,设计同相输入端保护电路,电源电压为±12V。

电路图同图2.3.9

VS1、VS2选择2CW17型稳压管,Uz:9~10.5V, 正向压降UF≤1V,稳定电流Iz为23mA。

R1=(Ucc-Uz)/Iz,取Uz为中间值,即Uz=9.75V,则R1=(12-9.75)/(23x10-3)=97.8Ω,取系列值100Ω。

责任编辑:xj

原文标题:运放输入端保护电路怎么做?这些设计经验值得借鉴

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