オペアンプを使った中継基板の入出力保護

質問

今DC-10～+10Vまでのアナログ信号を
入力して2倍して±20V出力する中継基板を自作しています。
・入力する信号の変化は-10⇒+10V（逆も）1秒くらい
・オペアンプにOPA445(Burr-Brown)
・DC±24V電源供給
・非反転増幅で10kΩを2つ使用して2倍に増幅
しています。
そこまでは実際に無負荷で実験して±20V出力したのですが、

(1)入力が未接続の時は+端子がハイインピーダンスになる
(2)入力信号が誤って電源電圧を超える
(3)出力コネクタのピンが接触するとショートする
は必要ですよね。今までは基板を使う側だったので
保護する為の部品選定方法がいまいち分かりません。
また保護する項目は上記の(1)～(3)以外にもにあるのでしょうか？

回答No.1

86tarou · ベストアンサー

簡単な方法の一例ですが…
１：入力とＧＮＤとの間に適当な抵抗を接続。
２：入力と各電源間にダイオードを接続。向きは普段流れない方向。
３：ＧＮＤとのショートは問題無い（絶対最大定格欄）ＩＣですが、出力と直列に低い抵抗を入れる（非反転増幅回路ループ内）。
２はＩＣの絶対最大定格をよく見ると“|±ＶS|－３Ｖ”とあるので、±21Ｖ以内にしないといけないので、これでは駄目ですね ＾＾；

お礼

お礼が遅くなって済みませんでした。
回答ありがとうございました。
３：で抵抗を入れる場所を「非反転増幅回路ループ内」と
あるのですが、オペアンプ出力端子と非反転増幅回路の
分岐部分の間ってことですよね？
自分の持っている本にも330Ωの抵抗を出力端子の直後に
つけているのですが、それについての説明はなかったです。
自分的には非反転増幅回路の分岐部分と出力コネクタの
間に入れるのかと思っていましたが、こっちだとゲインが
変わってしまうのですか？

回答No.2

anachrockt

ANo.1の回答に補足ですが，
1，3は採用，
2は入力と各電源間ではなく，外部に保護用電源±12～15Vを用意してそこにダイオードを接続します．
保護用電源は，ツェナーダイオード（12V～15V）2本で簡単にできます．
ツェナーは電流が少ないと電圧も低くなるんで，電流を流す抵抗を2本用意して，各ツェナーと電源間に入れます．
もちろん，各ツェナーの片側（+電源側はアノード，-電源側はカソード）はGNDに接続します．
なお，サージ電流が流れる可能性があるときは，1k程度の抵抗を入力信号側と保護されたオペアンプの非反転入力間に入れます．
このとき，1の抵抗は入力信号側とGND間に間に入れます．オペアンプの入力側に入れると分圧されますから．

NECの資料も参考にして下さい．
http://www.necel.com/nesdis/image/G12219JJ7V0IF00.pdf

お礼

お礼が遅くなって済みませんでした。
回答ありがとうございました。
ちょっと良く分からなかったのは
保護用電源はなぜ±12～15Vなのでしょう？
電源電圧±24V、入力信号±10Vの間の電圧にしなければ
ならないのでしょうか？

今回は
(1)対策に　＋入力端子とGND間に1MΩ取り付け
(3)対策に　出力端子と出力コネクタ間に100Ω取り付け
(2)は取り敢えずなしで
実際動かすのはまだ先なんで抵抗値は暫定で考えてます。

あと質問した日のネットの状態が良くなかった為
QNo.3526057にもほとんど同じ質問をしてしまっていました。
申し訳ありませんでした。
こちらにも別な方からの回答も来ていますので
見ていただければと思います。

http://oshiete.eibi.co.jp/qa3526057.html