Protezione dell'ingresso di un operazionale

[nikiT]

Ciao a tutti,
avrei la necessità di proteggere dalle sovratensioni lo stadio d'ingresso di uno strumento di misura.

Lo stadio d'ingresso è costituito da amplificatore operazionale nella configurazione non invertente, con amplificazione pari a 10 e alimentato con una tensione duale di ±12 V. Il campo di tensioni d'ingresso dovrebbe essere di almeno ±2 V, e la banda passante dovrebbe essere di almeno 500 kHz.

La necessità è quella di non danneggiare il dispositivo se all'ingresso viene applicata accidentalmente una tensione eccessiva (almeno fino a 600 V).

A questo scopo, ho pensato di collegare due diodi in antiparalleo tra i morsetti d'ingresso.

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In questo modo, mi aspetto che i diodi siano ininfluenti fintanto che l'operazionale sia in regime lineare, e proteggano l'ingresso nel caso in cui il segnale d'ingresso superi la tensione d'alimentazione.

Questa soluzione può essere valida, oppure esistono approcci migliori?

Ciao,
Niki

[DirtyDeeds]

Così com'è quella protezione non è sufficiente, perché limita la tensione differenziale ma non quella di modo comune.

[PietroBaima]

600V sono tanti, devi fare attenzione che le resistenze Through-hole classiche resistono ad un massimo di 100V, quindi dovresti metterne 6 in serie. Attenzione anche a quanta corrente scorrerebbe se davvero tu applicassi 600V nelle resistenze e nei diodi.

Io proverei così. Tutte le R sono da 1/4W.

Ciao,
Pietro.

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[DirtyDeeds]

le resistenze Through-hole classiche resistono ad un massimo di 100V

Be' non esageriamo così verso il basso

Comunque concordo nel suddividere la tensione e la potenza dissipata su più resistori.

Con un valore di resistenza totale così alta però, la banda rischia di diventare insufficiente. E' probabile che tra diodi e op amp ti ritrovi con una quindicina di pF all'ingresso e la banda diventerebbe al più di una quarantina di kHz.

[PietroBaima]

Errore!
il diodo D2 va collegato a -Vcc.

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[PietroBaima]

Con un valore di resistenza totale così alta però, la banda rischia di diventare insufficiente. E' probabile che tra diodi e op amp ti ritrovi con una quindicina di pF all'ingresso e la banda diventerebbe al più di una quarantina di kHz.

Yep!
Hai ragione!!!

[DirtyDeeds]

Conviene che nikiT specifichi anche il possibile tempo di applicazione di una tensione così alta. Se è transitoria, è un conto, ma se la tensione può essere applicata anche per tempi lunghi, allora è un'altra storia.

Nel primo caso, se il transitorio durasse pochi ms, si potrebbe accettare di ridurre il valore della resistenza serie. Nel secondo, bisognerebbe invece aggiungere un circuito di rivelazione della sovratensione che inserisca poi una resistenza serie di valore più elevato.

[DirtyDeeds]

Errore!

PietroBaima, nel tuo schema le due resistenze di retroazione sono più alte di un fattore 10 rispetto all'originale: è un cosa voluta? Se sì, consiglio di riportarle ai valori originali

Bisogna sempre tenere presente la capacità di modo comune che c'è sugli ingressi degli op amp: se alzi troppo le resistenze di retroazione ti ritrovi con un polo in più nel guadagno d'anello che può diventare abbastanza fastidioso.

[PietroBaima]

Sì, avevo alzato le resistenze di reazione per compensazione, quindi la cosa era voluta.
Come dicevo ho trascurato del tutto la banda passante
Oggi non sono in forma!!

Guilty Pietro.

[carloc]

Senza complicare il circuito con soglie e relè....si potrebbe provare con questo....

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si potrebbe stimare una banda intorno a

La massima corrente in ingresso varrebbe circa



che non dovrebbe dare problemi agli Zener, tralasciando il bias di un paio di mA sempre presente ma considerando invece un aumento di tensione dovuto alla resistenza differenziale,



Il vero problema sono ovviamente le resistenze serie R1...R6, in toto si beccano circa



cioè circa 3W ciascuna....

ora magari delle resistenze da 2W (più potenti non sono facile da trovare a carbone o film) resistono "un po' " dissipando 3W
allora o si aumentano in numero fermo restando la resistenza totale serie o si rivedono le richieste come banda o come tensione di "sopravvivenza".