Схема ограничения выходного напряжения с диодным мостом

Рис.3.12 Схема ограничения выходного напряжения с диодным мостом

В схеме рис.3.12,a, при U_ВЫХ меньше напряжения ограничения, все диоды VD1...VD4 открыты. За счет равенства падения напряжения на диодах напряжения U_ВЫХ и U_ОУ равны, а коэффициент усиления определяется соотношением .

При положительном напряжении U_ОУ больше напряжения ограничения, диоды VD1 и VD4 закрываются, а сопротивление нагрузки R_Н оказывается подключенным к источнику +E_П через резистор R₁ и диод VD2 (рис. 3.12,б). Максимальное положительное и отрицательное напряжения на нагрузке определяются, соответственно, выражениями

, . (3.23)

Статическая характеристика усилителя с данной схемой ограничения соответствует рис.3.11,б. Схема обеспечивает четкое ограничение и не влияет на коэффициент усиления в линейной области. Недостатками схемы являются: зависимость напряжения ограничения от сопротивления нагрузки, дополнительная нагрузка ОУ токами резисторов R₁, R₂, отсутствие ограничения выходного напряжения ОУ.

Схема ограничения и защиты с делителями напряжения

Рис. 3.13 Схема ограничения и защиты с делителями напряжения

В линейной области диоды VD1, VD2 закрыты и коэффициент усиления определяется отношением сопротивлений . При ограничении положительного напряжения потенциал движка резистора R2 становится положительным, диод VD2 открывается и цепь обратной связи включается часть сопротивления R₂, коэффициент усиления снижается

. (3.24)

Для четкого ограничения сопротивление резистора R2 должно быть много меньше сопротивления обратной связи, что нагружает выход операционного усилителя. Недостатком этой схемы ограничения является так же не четкое ограничение выходного напряжения и трудность точного расчета напряжения ограничения.

На схеме рис. 3.13 реализована защита операционного усилителя от перенапряжения по входу, которая реализована на диодах VD3, VD4. Диоды ведут себя как низковольтные стабилитроны. При малых напряжениях их соединение не пропускает ток и не мешает работе усилителя. Если разница между входами операционного усилителя превысит напряжение отпирания диодов (0.5-0.8 В), то диоды ограничивают это напряжение на уровне падения напряжения в прямом направлении. Защита применяется там, где операционный усилитель может зайти в насыщение, а напряжение между его входами превысит допустимое значение.