Защита входа от перевозбуждения

Операционный усилитель может быть выведен из строя большим входным напряжением как дифференциального, так и синфазного вида.

Хороший ОУ выдерживает одновременное подключение обоих входов к одной из шин питания. Следовательно, до тех пор пока синфазное входное напряжение не превышает напряжения питания, оно не опасно.

Допустимое дифференциальное входное напряжение биполярного ОУ ограничено напряжением пробоя эмиттерного перехода входных транзисторов. Такой пробой может и не разрушать эти транзисторы, дело может ограничиться нанесением ущерба, выражаемого в необратимом уменьшении коэффициентов усиления по току и увеличении входных токов. Однако это еще более опасно, так как такого рода неисправность нельзя обнаружить, не проведя детальных измерений.

Статическое перевозбуждение обычно обнаруживается на ранних стадиях проектирования операционной схемы, и его можно устранить.

Менее очевидным является динамическое перевозбуждение, которое возникает в любом возбуждаемом импульсами ОУ даже в нормальных рабочих условиях. Таким образом, при необходимости обеспечить надежную без повреждений работу входного каскада используют подходящую схему защиты от входных перенапряжений, параллельную либо последовательную.

Характерной особенностью показанного на рис.12,а каскада является высокое напряжение пробоя перехода база — эмиттер бокового npn-транзистора, составляющее приблизительно 60 В (значение, которое очень трудно превысить в нормальных условиях). Точно так же не нужна специальная защита входа ПТ-каскаду, поскольку напряжение пробоя затвор — исток превышает 50 В; в исключительных случаях достаточно включить последовательно со входами резистор приблизительно в 10 МОм.

Самый обычный способ параллельной защиты входа — использование двух диодов (переходов база — эмиттер), включенных между обоими входами встречно-параллельно (рис.16, а). Некоторым недостатком этого метода является увеличенная дифференциальная входная емкость.

При использовании резисторов в эмиттерных цепях (рис.16, б) диодное ограничение может привести к уменьшению скорости нарастания сигнала на выходе. В этом случае дифференциальное входное напряжение можно ограничить на уровне пробоя переходов база — эмиттер транзисторов защиты VT3, VT4.

В состоянии перевозбуждения параллельное ограничение вызывает протекание больших дифференциальных входных токов. Последовательная защита входа, состоящая из двух диодов, включенных последовательно с эмиттерами входных транзисторов, свободна от этого недостатка. Она имеет, правда, другой недостаток — увеличенные входные сдвиг и дрейф. Пример такой схемы показан на рис.16,в (в качестве диодов защиты используются переходы база — эмиттер боковых pnp-транзисторов VT5, VT6).