Comment éviter que l'ampli op ne sature?

Comment empêcher un ampli op d'entrer en saturation si le feedback est déconnecté par intermittence?

Par exemple, dans ce circuit (cas simplifié d'un problème réel), l'ampli op agit comme une source de courant pour une charge, mais la charge peut parfois être déconnectée.

Lorsque la charge est déconnectée, la sortie de l'ampli op va sur le rail positif et l'ampli op passe en saturation. Lorsque la charge est reconnectée, l'ampli op prend plus de temps pour commencer à réguler le courant) puis tourne au point de consigne de courant attendu. Selon l'ampli op, le temps de récupération après saturation peut être très long. Le courant traversant la charge est le maximum possible pour cette période (aïe).

Comment éviter la saturation dans ce cas? Y a-t-il des composants supplémentaires à un réseau de rétroaction qui le feraient? Peut-être une sorte de circuit d'écrêtage d'entrée ou de sortie? Existe-t-il des amplificateurs opérationnels qui limiteraient intrinsèquement leurs sorties (ou entrées) à une certaine tension loin des rails à l'aide de circuits intégrés?

Une diode zener connectée de la sortie de l'ampli op à l'entrée inverseuse (éventuellement avec une diode std série) et NON commutée par S1 plus une résistance de Vsense à l'entrée inverseuse limitera Vout + l'excursion. S'il s'agit d'une double alimentation, les zeners dos à dos feront la même chose symétriquement.

Lorsque Vout approche Vzener, une rétroaction négative est fournie. La résistance de OA à Vsense doit être suffisamment grande pour que le zener domine avec un effet minimal de Rsense.
Un 1K devrait être bien, mais quelque chose comme 100 x Rsense pour de faibles valeurs de Rsense devrait être un compromis OK. La fuite de Zener à de faibles écarts de sortie doit être "faible". Une solution plus élégante mettant en œuvre le même principe avec des circuits plus complexes produirait un effet vraiment minimal lorsque la charge est connectée.

Ajoutée:

Le centre ne peut pas tenir! * Je savais que j'aurais dû ajouter le supplément :-). J'ai pensé commenter la réponse en fréquence, mais je ne l'ai pas fait. Comme l'a souligné WhatRoughBeast, les zéners ont une capacité qui peut devoir être prise en compte, bien que dans la plupart des cas l'effet soit probablement minime. par exemple avec par exemple Risol = 1k et si Czeners = 1 nF alors la constante de temps est t = RC = 1000 x 10 ^ -9 = 1 uS. Avec 100 R, c'est 0,1 uS. Que cela soit important ou important dépend de l'application.

La capacité Zener varie avec (au moins) le modèle, la tension appliquée (directe ou inverse), la fréquence. Les valeurs réelles peuvent varier considérablement, mais 1 nF semble être une bonne règle de base pour commencer. Des versions à faible capacité sont disponibles.

L'effet du zener polarisé vers l'avant en série avec le zener polarisé vers l'arrière à des tensions << Vzener est laissé comme exercice pour l'étudiant.

Cette note d'application RENESAS de 69 pages offre un excellent aperçu des caractéristiques des diodes Zener. Les pages 29 à 31 fournissent des informations sur les aspects de capacité zener - avec de nombreux graphiques montrant des exemples de tension par rapport à la capacité.

Série:
.............. Capacité à 0,1 V
HZS-LL .... 1-10 pF
HZS-L ..... 10-40 pF
HZS ...... 30-200 pF HZ ......... 30-200 pF

MAIS cette ancienne note d'application ONSEMI TVS / Zener Theory and Design Considerations indique des valeurs dans la plage de 1 à 10 nF dans certains cas. La capacité commence à la page 34.

Ces zéners ont une capacité inférieure à beaucoup à 150 pF typique à 0V à 1 MHz. La capacité diminue avec l'augmentation de la tension inverse.

Voici quelques zéners ROHM spécialement conçus pour être de faible capacité.

La seule façon d'empêcher l'OpAmp de saturer est de fournir une boucle de rétroaction interne.

Cela pourrait être fait en changeant le commutateur d'un type SPST en un type DPST et en ajoutant une résistance de rétroaction locale Rfb.

Lorsque SW1 et SW2 sont ouverts, la rétroaction est fournie par Rfb. La valeur de Rfb serait beaucoup plus grande que celle de RLoad, de sorte qu'avec les commutateurs fermés, RLoad et Rsense domineraient. Par exemple, si RLoad était de 1k Ohm, Rfb pourrait être de 100k Ohm.

Vous savez quand S1 est allumé et quand il est éteint (ou ouvert). Créez un signal S1b (inverse de S1) et utilisez-le dans la situation suivante:

Votre ampli-op est soit différentiel (et vous fournissez un diagramme simple), soit différentiel à asymétrique. Dans les deux cas, vous pouvez raccourcir

1 - sorties différentielles dans un amplificateur différentiel 2 - la sortie asymétrique vers le nœud interne dans la branche différentielle.

Bien sûr, cela tue le gain, mais tout est correctement polarisé et l'amplificateur ne sature pas.

Nous le faisons tout le temps dans nos circuits. C'est simple et ça marche.

La solution la plus simple serait de mettre en parallèle la charge avec une sorte de réseau non linéaire tel que deux diodes Zener série, deux LED dos à dos ou deux diodes. Bien entendu, la fuite prendrait du courant de la charge, ce qui pourrait ou non donner des performances acceptables.

Des amplis opérationnels qui limitent sont disponibles, mais ils ne sont pas si communs. Vous pouvez également trouver un ampli-op conventionnel avec un temps de récupération court.

Vous devriez examiner pourquoi vous déconnectez l’ampli-op de sa charge de cette manière. Si vous souhaitez couper le courant, il serait préférable de conduire l'entrée positive à 0.

Qu'essayez-vous d'accomplir globalement? Pourquoi pensez-vous que vous devez rompre la connexion entre la charge et la sortie de l'ampli-op? Reculez de deux niveaux et expliquez ce qui se passe réellement.