运放正反馈加二极管钳位运放的输出的原理？

平漂流

运放正反馈加二极管钳位运放的输出的原理？ [复制链接]

如图所示，
1.运放U1A的正反馈上加了一个二极管D2，调整电压源V1的电压，使U1A的3脚电压超过2脚电压，运放输出被钳位在10.5V。下调电压源V1的电压，运放输出保持在10.5V。(D2钳位输出的原理是啥？)

2.继续下调电压源V1的电压，万用表XMM5会有一个最低值1.7V。(这个也是钳位电压？)

 

maychang

这个二极管D2，不大好说是箝位运放的输出。该二极管只是改变施密特电路的阈值。

maychang

我们先看看V1为零时的运放输出。

VCC上电时，由于C3R4作用，MOS管Q1门极会受到短暂的高电压(接近12V)，MOS管会短暂饱和导通，于是U1A同相输入端短暂被拉低到地。而U1A反向反相输入端由于U2以及R8R9分压，为1.333V。同相输入端低于反相输入端，所以U1A输出必定负向饱和，又因为U1A使用单电源，所以U1A输出为零(实际上为数十mV)。

maychang

所以，由3楼叙述，V1为零时，U1A输出接近于零，D2两端电压接近于零，不起什么作用，和开路差不多。

maychang

现在考虑上电后电路已经达到稳定(MOS管Q1已经关断，运放U1A输出接近于零)，V1逐渐上升情况。

V1上升到一个不太大数值，例如1V。此时V1两端电压经R1R2D1分压施加到运放同相输入端。运放同相输入端为微小正值(小于1V)，运放运放反相输入端为1.333V，故运放输出仍然接近于零。D2反向，不起作用。

平漂流

maychang 发表于 2021-6-25 10:51 这个二极管D2，不大好说是箝位运放的输出。该二极管只是改变施密特电路的阈值。

回去翻翻书，看看施密特电路这一块。那D1的作用，好像最后也会钳位运放U1的3脚上的电压，这个是啥原因

maychang

当V1逐渐上升到运放同相输入端电位超过反相输入端电位时，运放输出逆转，成为正向饱和，其数值由电源电压和运放自身确定，对LM358来说，大约为12V减去1.5V。这由第二幅图中XMM6读数所证实。此时D2两端电压成为正向，D2导通。

至于V1两端电压为多少运放才会翻转，不是非常确定。这主要是因为D1压降不很确定，因为D1压降不仅与其中通过的电流有关，也与温度有关，只能估计为0.6V左右。于是估计V1两端电压逐渐上升达到2V多一点时运放会翻转。

运放输出翻转后，D1即关断，R2中电流比运放翻转前大。运放同相输入端电位大致上是运放输出电压经R3D2R2分压所得。此电位比运放反相输入端高，借此维持运放输出为高的状态。

maychang

由上面的叙述可见，D2并非对运放输出进行箝位，而是改变了运放翻转的阈值。

设想没有D2，那么可以分成D2开路和D2短路两种情况讨论。

D2开路，运放没有正反馈，输出对同相输入端没有影响。这就成了简单的电压比较器。

D2短路，在V1电压较小时，运放同相输入端电位由V1和运放输出(接近于零)两个电源经R3和R1、D1、R2决定。这种情况下，V1需要比D2存在更高一些的电压才能够使运放翻转，因为R3会分走一些流过D1的电流(运放输出接近于零，R3和R2实际上是并联关系)。

maychang

平漂流 发表于 2021-6-25 11:24 回去翻翻书，看看施密特电路这一块。那D1的作用，好像最后也会钳位运放U1的3脚上的电压，这个是啥原因

『那D1的作用，好像最后也会钳位运放U1的3脚上的电压』

D1会影响运放同相输入端电压，这一点我在7楼和8楼说过了。但D1影响运放同相输入端电压，好像也不能称为箝位，因为其作用与输入信号变化致使二极管关断导通形成的箝位还是有区别的，此电路中二极管关断导通是由运放输出端变化而导致。

平漂流

maychang 发表于 2021-6-25 11:38 当V1逐渐上升到运放同相输入端电位超过反相输入端电位时，运放输出逆转，成为正向饱和，其数值由电源电压和 ...

明白了，谢谢

平漂流

maychang 发表于 2021-6-25 11:45 由上面的叙述可见，D2并非对运放输出进行箝位，而是改变了运放翻转的阈值。 设想没有D2，那么可以分成D2 ...

确实如此，刚才试验，短接D2，也能达到一样的效果，关键是这个D1的作用很巧妙。谢谢老师，讲解的这么详细