回路の表示式導出に関して質問

質問

ちょっと乱雑ですが手書きで書いたものをアップローだに乗せました
http://hey.chu.jp/up/source3/No_11948.bmp

ある卒業研究で一応機械系の研究室なのですが研究テーマで
電気および電子回路も扱う羽目になってしまいまして
悪戦苦闘しております。

以上の図で入力電圧u1を使ってu2をあらわしたいのですが
自分にはどうも難しくオペアンプのあたり（電圧フォロア）などは理解できたのですが、ダイオードが向かい合ってるあたりとかの理解が不十分でよくわからないので詳しい方のお力を借りたく質問させていただきました。

u1を用いてu2をあらわす方法のご教授を願います

回答No.4

isoworld

ANo.1～ANo.3の回答でよいのですが、Ｕ１に設けたＺＤ（ツェナーダイオード、サージアブソーバでもよい）は、オペアンプの入力にオペアンプの±電源（±１２Ｖとか±１５Ｖが多い）を超える電圧入力が加わらないようにするための保護の役目をしています（超えると損傷することがあります）。ですからＵ２に同じＺＤを付けるのは無意味です。

（参考）入力に２つのダイオードを用いて、一方は＋電源に、他方は－電源につなぐ過入力保護方法もあります。

補足

書き忘れたので補足します。

ダイオードまでは、あるADコンバーターとして
その間は、いろいろと制御するためのゲインやむだ時間などを
そしてそのあとにDAコンバーターとして設計しています。

困っていたことが解決できました
回答ありがとうございます。

回答No.3

Denkigishi

ＮＯ１の追加質問に対して
途中に増幅器があるのなら、重複してはいないので必要なら残してください。なお、±１５Ｖを超えないためであれば、オペアンプのフィードバック抵抗と並列に（－入力と出力間に）逆直列のツエナーダイオードを入れるのが定石でベターです。

お礼

問題解決できました
ありがとうございました。

回答No.2

himara-hus

これは、単なるインタフェース回路と思われますので、ｕ２≒ｕ１です。
　ダイオードのようなものは、サージアブソーバで、外来サージに対する保護のためで、通常は動作しません（信号的には、オフと同じです）

回答No.1

Denkigishi

ダイオードのシンボルで、カソードが直線でなく、端が少し折れて書かれているのは普通のダイオードではなく、ツエナーダイオード（定電圧ダイオード）というものです。ツエナーダイオードの逆方向の抵抗は、ある電圧（この場合は１５Ｖ）以下だと≒∞Ω、以上だと≒０Ωとなります。この図では２ケが逆直列につながれているので、クリップ回路といいます。上は＋15Ｖでクリプされ、下は－15Ｖでクリップされます。
よって、お尋ねの出力電圧は次のようになります。
Ｕ１＞１５Ｖ　のとき　　　　　　　　Ｕ２＝１５Ｖ
Ｕ１＜－１５Ｖのとき　　　　　　　　Ｕ２＝－１５Ｖ
－１５＝＜Ｕ１＝＜＋１５Ｖ　のとき　Ｕ２＝Ｕ１
なお、同じ回路がダブっていますが、後の回路は無意味です。

お礼

ありがとうございます。
なお同じ回路の間にはゲインとむだ時間要素が入っているのですが
省略してしまっています。

この場合に関してもたぶん差し支えありませんか？