На рисунке представлен входной каскад измерительного тракта (предназначен для усиления в 5 раз и преобразования дифференциального в двухполярный сигнал). При приходе сигнала более 2 В происходит защелкивание каскада, а необходимо чтобы при превышении напряжения переходил в режим усилителя-ограничителя при этом шум дополнительных цепей был минимальный (на уровне микровольт). Как лучше всего сделать? (Скорость нарастания сигнала не более 1 кГц, максимальный сигнал (возможный) не более 3,5В, все надо ограничить 2 В).

Вы понятнее напишите... То, что у Вас нарисовано - линейный усилитель. Чтобы сделать точное ограничение нужны нелинейные элементы. Использовать для этой цели ограничение по питанию неправильно. Есть специальные микросхемы для этого. Или ищите по форуму. Обсуждалось.

Согласен, на рис. стандартная схема линейного усилителя с преобразованием дифференциального сигнала в биполярный. Вопрос вот в чем: как ее можно изменить (какие элементы добавить) чтобы получить в 0-2 В линейный режим, свыше 2В - режим ограничения, при этом (а это самое главное) шум от внесенных элементов был минимальный. Понятно что необходимы нелинейные элементы, но как при этом добиться (и возможно ли это) чтобы при закорачивании входа (нулевой сигнал) шум был на уровне 10-20 мкВ на выходе каскада.

Во первых, вопрос: защелкивается в случае превышения входного сигнала уровня 2 В при выключенном питании схемы и последующим его включении при 2-х В на входе, или при заранее включенном?
Скорее всего, я думаю, это первый случай. Поскольку питание +-12В. Есть одно лекарство- нужно ограничить токи ч/з входы 1-го ОУ в режиме их перегрузки по входу- просто поставить последовательно резисторы. Величину их лучше сделать максимально- возможной с точки зрения шумов, приведенных ко входу и сужения полосы пропускания схемы. Можно дополнить это парой диодов на каждом входе ОУ, подключенных в обратной полярности к источникам питания (+) и (-). Т.е катоды подключить к (+), аноды- к (-). Диоды, если не предъявлять особых требований к их утечке, типа КД510.

А что вообще под защелкиванием понимается? Тиристорное защелкивание с адским нагревом и последующим выходом из строя? Или неадекватное поведение микросхем за пределами их допустимых входных напряжений, но не вылезающих за пределы питаний?

Защелкивание происходит уже во включенной схеме: изначально сигнал маленький (порядка 0,1 -10 мВ), далее в некоторый момент (сниматься с датчика (его переделать нельзя) - может повыситься более 2 В (сигнал более 2 В - не нужен, дасточно что покажет 2 В и дальше прямую, до спада сигнала меньше 2 В) - при этом и происходит защелкивание - по выходу постоянное напряжение порядка - 3... -6 В (на выходе каскада) и схема не на что не реагирует, восстановление - только переключением питания.
Просто диоды - как мне кажется будут сильно шуметь. Выбрать ОУ с запасом (и по напряжению) - то же плохо - увеличиться собственный шум, т.е. вариант только один: в заданном диапазоне входных напряжений - линейный усилитель, свыше - чисто ограничитель.

Если я правильно понял, то проблема всего лишь в некорректно выбранной комплектации. Неужели нет подходящего ОУ, который бы не творил чудеса при Uвх близко к райлам? Наверняка есть. Более того, наверняка готовые инструментальники хорошие такие есть.

2 Leonmezon: а это точно не сам датчик защелкивается? Судя по схеме в ней нечему защелкиваться. Что будет если в этом состоянии отключить датчик и соединить оба входа с землей?

Есть-есть. Есть некоторые плохие ОУ, как правило довольно древние, которые мало того, что инверсией фазы занимаются при |Uвх| > |Vcc|-dead_zone, а еще и там остаться могут.

Тут вроде как не древние, но может вся схема в сборе и дает такой эффект. Мне непонятно, а почему не взят op284, который бы заведомо не имел таких проблем ?

8675(6) Очень хороший(е). Не защелкивались у меня.
Автор не написал, а зря, какие у него напряжения в схеме при защелкивании. Может защелкивается диффусилитель. Он, кажется, из древних.

Как раз написал, и из его цифр напрямую следует, что дифусилитель и защелкивается. Что и логично - выход из допустимых входных напрягов -> инверсия фазы -> OOC=>ПОС -> кирдык.

И ещё: может защелкиваться от невидимых автору выбросов типа "иголок", так что, скорее всего, может потребоваться ограничение скорости нарастания сигнала на входе простейшим фильтром. Вообще, выводить голые входы ОУ "на улицу" без защит- так никогда не делается, а если делается, ничего хорошего не получается.
П. С.: от диодов шумов не предполагается, если они не отперты.

... И плавают в жидком гелии А еще они емкости на питания.

а кстати, автор вообще хочет получить -90 дБ уровень шума в полосе до 1кГц. Не многовато?