Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verständnisfragen zu OpAmps


von Olli Z. (z80freak)


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Die Grundschaltungen von OpAmps sind mir zwar bekannt, ich habe da noch 
ein paar Verständnisfragen zu und hoffe auf etwas Hilfe.

1. Warum ist ein als Spannungsfolger geschalteter OpAmp kein 
Stromverstärker? Der Eingangsstrom kann doch minimal klein im Vergleich 
zum Ausgangsstrom sein, sprich mit einigen nA am Eingang können bei 
gleichen Spannung am Ausgang doch mehrere mA belastet werden.

2. Sollte man ein Signal bei z.B. einem nicht-invertiend geschalteten 
OpAmp lieber direkt auf den Eingang legen oder grundsätzlich einen 
Widerstand davor schalten und wenn ja eher hochohmig um den Stromfluß 
wirklich gering zu halten, oder eher niederohmig um den Spannungsabfall 
gering zu halten?

3. Eignen sich OpAmps (bzw. ab welchen Kenngrößen) auch als einfache 
A/D-Wandler für Digitaleingänge? Ich denke an als Komparator oder 
Verstärker geschaltete OpAmps welche am Ausgang einen Digitaleingang 
eines µC bedienen sollen. Aktuell schalte ich bei sowas immer noch einen 
Schmitt-Trigger dazwischen. Da muss ich dann entweder die Hysterese vom 
ST berechnen/dimensionieren oder, falls ich sowas generisches wie einen 
4093, 7414 oder 74HCT1G14 einsetzen will, die Verstärkung vom OpAmp an 
die Schaltschwellen anpassen.
Evtl. ist das aber auch garnicht notwendig und man kann den Opamp selbst 
gleich als ST konzipieren? Meine Erfahrungen, gerade mit langsam 
steigenden, oder prellenden Signalen haben gezeigt das es ohne Hysterese 
oft zu unbrauchbaren Ergebnissen führt.

4. Geht es beim Mitkopplungswiderstand (Ausgang zum Eingang) darum das 
ein möglichst geringer Strom vom Ausgang zum Eingang fließt um den 
Ausgang nicht zu belasten?

5. Für die meisten meiner Schaltungen arbeite ich nicht mit 
symmetrischer Betriebsspannung, sondern einfacher wie z.B. 3,3V, 5V, 9V, 
12V. Der LM358 ist mir da ein gern verwendeter Chip weil der z.B. ab 3V 
funktioniert.
Habt ihr für solche Anwendungen auch eure "Lieblinge" und wenn ja welche 
und warum?

von HildeK (Gast)


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Zu 1):
Nenne ihn halt Stromverstärker, aber einen Verstärkungsfaktor kannst du 
nicht angeben. Je nach Typ können am Eingang nur nA fließen oder auch µA 
und das ist vor allem Abhängig von der Art des Aufbaus. Dieser Strom ist 
eigentlich gar nicht gewünscht, er sollte idealerweise Null sein.
Viel wichtiger ist die Eigenschaft, dass er für die Spannung v=1 macht.

Zu 2):
Wenn du sicherstellen kannst, dass das Eingangssignal im erlaubten 
Bereich bleibt, brauchst du keinen Widerstand. Wenn du einen haben 
willst, dann nicht zu hochohmig, denn der unerwünschte Reststrom in den 
Eingang führt zu einer Ablage bzw. Fehler beim Ausgang.

Zu 3):
Man kann OPAs als Schmitt-Trigger beschalten. Sie sind nur nicht 
besonders geeignet, weil sie in der Betriebsweise mit dem Ausgang 
entweder am unteren oder oberen Anschlag hängen. Was meinst du, warum es 
überhaupt explizite Komparatoren gibt?

Zu 4):
Nein. Es geht darum, zusammen mit der Beschaltung am Eingang eine 
geringe Beeinflussung der Schwelle vorzunehmen um ein Hystereseverhalten 
zu erreichen. Wenn die Hysteres klein sein soll ist dieser Widerstand 
meist sehr hochohmig.

Zu 5):
Der LM358 hat den (einzigen) Vorteil, dass er am Ausgang bis fast 0V 
kommt und auch am Eingang bis an die negative Rail.
Ansonsten: die Wahl des OPAs hängt von der Anwendung ab. Von nichts 
anderem - also habe ich keinen Lieblingstyp.
Mal braucht man hohe Bandbreite, mal hat man kleine Versorgungsspannung, 
mal hätte man gerne geringste Biasströme, mal muss er rauscharm sein. 
Manchmal alles zusammen. Glaubst du es ist Zufall, dass es so viele 
verschieden Typen gibt?

von ArnoR (Gast)


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Olli Z. schrieb:
> 1. Warum ist ein als Spannungsfolger geschalteter OpAmp kein
> Stromverstärker?

Weil es keinen festen Zusammenhang zwischen Eingangsstrom und 
Ausgangsstrom gibt. Der Eingangsstrom wird von der Innenschaltung des 
OPV bestimmt, der Ausgangsstrom von der Last. Man kann auch 
Stromverstärker bauen.

> 2. Sollte man ein Signal bei z.B. einem nicht-invertiend geschalteten
> OpAmp lieber direkt auf den Eingang legen oder grundsätzlich einen
> Widerstand davor schalten und wenn ja eher hochohmig um den Stromfluß
> wirklich gering zu halten, oder eher niederohmig um den Spannungsabfall
> gering zu halten?

Einen Widerstand schaltet man normalerweise nur davor, um den OPV vor 
der Zerstörung durch zu hohe Eingangsspannungen zu schützen. Man macht 
den Widerstand nicht hochohmiger als nötig, weil sein Rauschen in das 
Signal eingeht.

> 3. Eignen sich OpAmps (bzw. ab welchen Kenngrößen) auch als einfache
> A/D-Wandler für Digitaleingänge? Ich denke an als Komparator oder
> Verstärker geschaltete OpAmps welche am Ausgang einen Digitaleingang
> eines µC bedienen sollen. Aktuell schalte ich bei sowas immer noch einen
> Schmitt-Trigger dazwischen. Da muss ich dann entweder die Hysterese vom
> ST berechnen/dimensionieren oder, falls ich sowas generisches wie einen
> 4093, 7414 oder 74HCT1G14 einsetzen will, die Verstärkung vom OpAmp an
> die Schaltschwellen anpassen.
> Evtl. ist das aber auch garnicht notwendig und man kann den Opamp selbst
> gleich als ST konzipieren? Meine Erfahrungen, gerade mit langsam
> steigenden, oder prellenden Signalen haben gezeigt das es ohne Hysterese
> oft zu unbrauchbaren Ergebnissen führt.

Ja, man kann OPVs als Komparator oder Schmitt-Trigger beschalten. Es 
gibt aber auch spezielle Komparator-ICs.

> 4. Geht es beim Mitkopplungswiderstand (Ausgang zum Eingang) darum das
> ein möglichst geringer Strom vom Ausgang zum Eingang fließt um den
> Ausgang nicht zu belasten?

Beim Mitkoppungswiderstand geht es um das Einstellen der Hysterese, 
natürlich macht man den nicht niederohmiger als nötig.

> 5. Für die meisten meiner Schaltungen arbeite ich nicht mit
> symmetrischer Betriebsspannung, sondern einfacher wie z.B. 3,3V, 5V, 9V,
> 12V. Der LM358 ist mir da ein gern verwendeter Chip weil der z.B. ab 3V
> funktioniert.
> Habt ihr für solche Anwendungen auch eure "Lieblinge" und wenn ja welche
> und warum?

Ich nehme den OPV, der am besten für die Anwendung passt.

von Thomas F. (tommf)


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Olli Z. schrieb:
> 1. Warum ist ein als Spannungsfolger geschalteter OpAmp kein
> Stromverstärker?

Der Ausgangsstrom ist dabei aber unabhängig vom Eingangsstrom, im 
Gegensatz zur Ausgangsspannung.

> 2. Sollte man ein Signal bei z.B. einem nicht-invertiend geschalteten
> OpAmp lieber direkt auf den Eingang legen oder grundsätzlich einen
> Widerstand davor schalten und wenn ja eher hochohmig um den Stromfluß
> wirklich gering zu halten, oder eher niederohmig um den Spannungsabfall
> gering zu halten?

Der Widerstand am nicht-invertierenden Eingang sollte dem am 
invertierenden Eingang ensprechen, um die durch den Eingangsbiasstrom 
verursachte Offsetspannung zu korrigieren.

> 3. Eignen sich OpAmps (bzw. ab welchen Kenngrößen) auch als einfache
> A/D-Wandler für Digitaleingänge? Ich denke an als Komparator oder
> Verstärker geschaltete OpAmps welche am Ausgang einen Digitaleingang
> eines µC bedienen sollen.

Mit dem OPV kannst du auch gleich einen Schmitt-Trigger bauen, siehe 
Literatur (siehe unten).

> 4. Geht es beim Mitkopplungswiderstand (Ausgang zum Eingang) darum das
> ein möglichst geringer Strom vom Ausgang zum Eingang fließt um den
> Ausgang nicht zu belasten?

Nein.

Literatur: Schau mal in den Tietze/Schenk oder in die "Arts of 
Elekctronics" von Horowitz/Hill, da werden diese und viele anderen 
Fragen umfangreich beantwortet. Die meisten deiner Fragen betreffen den 
Bias-Strom von OPV-Eingängen. Diese sind je nach Typ des OPV 
unterschiedlich und haben in je nach Schaltung unterschiedliche 
Auswirkungen.

von olaf (Gast)


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> 1. Warum ist ein als Spannungsfolger geschalteter OpAmp kein
> Stromverstärker?

Was ist ein Stromverstaerker? Ich hab das Wort noch nie gehoert.
Meinst du damit einen Impedanzwandler?

> Widerstand davor schalten und wenn ja eher hochohmig um den Stromfluß
> wirklich gering zu halten, oder eher niederohmig um den Spannungsabfall
> gering zu halten?

Das laesst sich nicht so allgemein beantworten. Es kommt auf die 
Gesamtschaltung an. Beides ist denkbar.

> 3. Eignen sich OpAmps (bzw. ab welchen Kenngrößen) auch als einfache
> A/D-Wandler für Digitaleingänge? Ich denke an als Komparator oder
> Verstärker geschaltete OpAmps welche am Ausgang einen Digitaleingang

Du meinst mit 1Bit Aufloesung? :-D
Es ist aber allgemein so das man davon abraet OPs als Komparatoren zu 
verwenen. Die kann man naemlich extra kaufen. Ob es doch geht haengt 
dann sehr stark vom verwendeten OP ab.

> 5. Für die meisten meiner Schaltungen arbeite ich nicht mit
> symmetrischer Betriebsspannung, sondern einfacher wie z.B. 3,3V, 5V, 9V,
> 12V. Der LM358 ist mir da ein gern verwendeter Chip weil der z.B. ab 3V
> funktioniert.

Du kannst den LM358 verwenden weil der bis ans untere Rail runterkommt, 
musst aber 1.5V Abstand zum oberen halten. Es gibt aber bergeweise echte 
R2R OPVs die bis auf etwas .1V an beide Rails koennen.

> Habt ihr für solche Anwendungen auch eure "Lieblinge" und wenn ja
> welche und warum?

Jain. Man waehlt OPVs normalerweise passend zu seiner Anwendung aus. 
Also Rauschen, Leistungsaufnahme, Bandbreite, Bipola oder FET, Verhalten 
bei kapazitiver Last, usw.

Um dir mal ein paar andere zu nennen: TLC2272/4, OPA2365, TLV2382, 
OPA2333, LMC7101, TS941/2/4, TS971/2/4, LMC6482

Die haben alle ihre Berechtigung!

Lade dir "Opamp for everyone" runter und einmal komplett durchlesen.

Olaf

von Purzel H. (hacky)


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Einen OPAmp als Komparator zu verwenden kann in die Hose gehen. Denn es 
gibt OpAmps, deren Differenzeingangsspannung darf eine kleine Spannung 
nicht ueberschreiten, oft ist dann noch ein antiparalleles Diodenpaar 
zwischen den beiden Eingaengen.
Der LM358 ist erst mal sehr guenstig und geht am Eingang auf Null, das 
war's dann aber auch. Offsetspannung, Offsetspannungsdrift, Bandbreite, 
Anstiegsgeschwindigkeit, und Eingangsstrom sind alle bescheiden. Kommt 
halt immer auf die Anwendung an. Um Digitaleingaenge anzusteuern, kann 
auch ein einzelner Transistor im SOT23 genuegen.
Einer meiner Favoriten ist der MCP617 zB fuer Shuntmessungen, geht bis 
Null, nicht schnell, etwas teuer mit 0.77E.

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Purzel H. schrieb:
> Einen OPAmp als Komparator zu verwenden kann in die Hose gehen.

Er ist weniger geeignet, weil er in der Betriebsart jeweils voll 
übersteuert wird. Das kann dazu führen, dass er verhältnismäßig lange 
braucht, bis er da wieder raus kommt. Zudem ist die Slewrate am Ausgang 
bescheiden; mit Komparatoren will man meist sich langsam verändernde 
analoge Signale für einen digitalen Eingang aufbereiten. Da kann die 
geringe Slewrate schon mal ein Problem darstellen.
Der einzige Vorteil: er hat im Gegensatz zu den meisten dezidierten 
Komparatoren einen Push-Pull-Ausgang. Wenn das alles eine untergeordnete 
Rolle spielt, kann man ihn selbstverständlich dazu nutzen.
Ein eventuell vorhandenes Diodenpaar am Eingang stört meines Erachtens 
die Funktion nicht, denn im Bereich des Umschaltens ist die 
Differenzspannung  viel geringer als die 0.7V der Dioden und außerhalb 
interessiert es nicht besonders.

von LDR (Gast)


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olaf schrieb:
> Was ist ein Stromverstaerker?

z.B. Photodiode nach 4...20mA.

von olaf (Gast)


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> Der einzige Vorteil: er hat im Gegensatz zu den meisten dezidierten
> Komparatoren einen Push-Pull-Ausgang.

Weiss eigentlich jemand warum das so ist? Das hat mich schon immer
verwundert.

Olaf

von Michael B. (laberkopp)


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HildeK schrieb:
> Der LM358 hat den (einzigen) Vorteil, dass er am Ausgang bis fast 0V
> kommt

Er hat auch noch den anderen Vorteil, dass an seinen Eingängen eine 
Spannung (bis 32V) anliegen kann selbst wenn seine Versorgungsspannung 
niedriger liegt oder ausgeschaltet wurde, ohne dass Querströme fliessen 
(funktionieren tut er dabei natürlich nicht).

Ist hier natürlich irrelevant.

: Bearbeitet durch User
von Andrew T. (marsufant)


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olaf schrieb:
>> Der einzige Vorteil: er hat im Gegensatz zu den meisten
> dezidierten
>> Komparatoren einen Push-Pull-Ausgang.
>
> Weiss eigentlich jemand warum das so ist? Das hat mich schon immer
> verwundert.
>
> Olaf

Du mußt dann  als Hardwareentwickler keine externen pull up widerstand 
einsetzen. Spart dir platz und Kosten auf dem Pcb.

Besonders "nice" finde ich Komparatoren mit weak pull up, da kann man 
das interne feature wenn nötig übersteuern (weil Du z.B. ein wired OR 
draus bauen mußt).
LT1017 ist ein Beispiel dafür.

von LDR (Gast)


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olaf schrieb:
>> Der einzige Vorteil: er hat im Gegensatz zu den meisten
> dezidierten
>> Komparatoren einen Push-Pull-Ausgang.
>
> Weiss eigentlich jemand warum das so ist? Das hat mich schon immer
> verwundert.

Die übliche Antwort: damit wired-OR einfachst möglich ist.

von Andrew T. (marsufant)


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Michael B. schrieb:
> Er hat auch noch den anderen Vorteil, dass an seinen Eingängen eine
> Spannung (bis 32V) anliegen kann selbst wenn seine Versorgungsspannung
> niedriger liegt

Nonsens,
bitte lies das DaBla.
Der Verstärker macht dann phase reversal.
Das will niemand, der ernsthaft HW entwickelt.

von olaf (Gast)


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> Du mußt dann  als Hardwareentwickler keine externen pull up widerstand
> einsetzen. Spart dir platz und Kosten auf dem Pcb.

So war meine Frage nicht gemeint. Mir ist schon aufgefallen das die
Mehrzahl der Comparatoren mit OpenDrain gibt und weniger mit PushPull.

So rein nach Bauchgefuehl haette ich es genau umgekehrt erwartet.
Es gibt ja auch nur wenige OPVs mit OC-Ausgang.

Olaf

von LDR (Gast)


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olaf schrieb:
> Es gibt ja auch nur wenige OPVs mit OC-Ausgang.

Da fällt mir nur der längst obsolete TAA761 und seine Geschwister ein.

von Andrew T. (marsufant)


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olaf schrieb:
> So rein nach Bauchgefuehl haette ich es genau umgekehrt erwartet.

Lies doch einfach was ich schreibe und verstehe (= denken!):
Wired Or.

Und dann denke mal, was damit gemeint ist.

> umgekehrt erwartet.

So wie Du es schreibst: OPV mit OC
macht doch keinen Sinn wenn man sinnvoll Signale verstärken will.

Schau dir mal die (sehr alten) TAA761/765/861/865 an,
welche Probleme da die Endstufe (OC) beim OPV macht.

von LDR (Gast)


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Andrew T. schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> Er hat auch noch den anderen Vorteil, dass an seinen Eingängen eine
>> Spannung (bis 32V) anliegen kann selbst wenn seine Versorgungsspannung
>> niedriger liegt
>
> Nonsens,
> bitte lies das DaBla.

Aus dem Datenblatt von Diodes:

8. The input common-mode voltage of either input signal voltage should 
not be allowed to go negative by more than 0.3V (at25°C). The upper end 
of the common-mode voltage range is V+ -1.5V (at 25°C), but either or 
both inputs can go to +32V without damage, independent of the magnitude 
of V+.

Allerdings schreibt Onsemi:

2. For Supply Voltages less than 32 V the absolute maximum input voltage 
is equal to the supply voltage.



> Der Verstärker macht dann phase reversal.

Der LM358? Ich kenne das ehr von denen mit J-FET Eingang, z.B. TL081.

von LDR (Gast)


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Andrew T. schrieb:
> Schau dir mal die (sehr alten) TAA761/765/861/865 an,
> welche Probleme da die Endstufe (OC) beim OPV macht.

Millionen Labornetzteile mit denen laufen bis heute bestens.

von olaf (Gast)


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> Lies doch einfach was ich schreibe und verstehe (= denken!):
> Wired Or.

Ich weiss was damit gemeint ist, aber ist das eine Anwendung die
du jede Woche hast? Bei mir nicht.

Olaf

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Andrew T. schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> Er hat auch noch den anderen Vorteil, dass an seinen Eingängen eine
>> Spannung (bis 32V) anliegen kann selbst wenn seine Versorgungsspannung
>> niedriger liegt
>
> Nonsens,
> bitte lies das DaBla.
> Der Verstärker macht dann phase reversal.
> Das will niemand, der ernsthaft HW entwickelt.

Ohne Versorgungsspannung gibt's auch kein Phase Reversal. Wichtig ist 
nur, dass der LM358 bei anliegenden Eingangssignalen und gleichzeitig 
ohne Versorgungsspannung ist, nicht kaputt geht!

von ArnoR (Gast)


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LDR schrieb:
>> Der Verstärker macht dann phase reversal.
>
> Der LM358? Ich kenne das ehr von denen mit J-FET Eingang, z.B. TL081.

Siehe Anhang, aus Datenblatt LT1013/1014.

von LDR (Gast)


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ArnoR schrieb:
> LDR schrieb:
>>> Der Verstärker macht dann phase reversal.
>>
>> Der LM358? Ich kenne das ehr von denen mit J-FET Eingang, z.B. TL081.
>
> Siehe Anhang, aus Datenblatt LT1013/1014.

Lies mal die Überschrift.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Andrew T. schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> Er hat auch noch den anderen Vorteil, dass an seinen Eingängen eine
>> Spannung (bis 32V) anliegen kann selbst wenn seine Versorgungsspannung
>> niedriger liegt
>
> Nonsens,
> bitte lies das DaBla.
> Der Verstärker macht dann phase reversal.

Nein, Phase-Reversal macht er nur bei negativen Eingangsspannungen,
genauer gesagt dann, wenn die Eingangsspannung mehr als ein paar 100mV
unterhalb des negativen Rails liegt.

von HildeK (Gast)


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olaf schrieb:
>> Der einzige Vorteil: er hat im Gegensatz zu den meisten dezidierten
>> Komparatoren einen Push-Pull-Ausgang.
>
> Weiss eigentlich jemand warum das so ist? Das hat mich schon immer
> verwundert.

Meine Erklärung: mit Komparatoren konvertiert man analoge Signale in 0 
oder 1 für die Weiterverarbeitung mit Logikbausteinen oder µCs. Die 
Komparatoren müssen meist mit deutlich mehr Versorgungsspannung 
betrieben werden als die Logik und würden mit Push-Pull deshalb eine 
höhere Ausgangsspannung abliefern.
Bei OC kannst du den Arbeitswiderstand an die Logikversorgung hängen und 
hast automatisch den richtigen Pegel.

Aber es gibt auch welche mit Push-Pull-Ausgang.

von olaf (Gast)


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Ah, das klingt logisch! Hat man heute wo auch analog fast immer mit 3V3
laeuft nicht mehr so auf dem Schirm.

Olaf

von HildeK (Gast)


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"Fast immer" würde ich nicht sagen. Die Standardtypen benötigen mehr als 
3.3V.

von Andrew T. (marsufant)


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Yalu X. schrieb:
> Nein, Phase-Reversal macht er nur bei negativen Eingangsspannungen,
> genauer gesagt dann, wenn die Eingangsspannung mehr als ein paar 100mV
> unterhalb des negativen Rails liegt.

Nein, nicht "nur".Du siehst in 8.3.3 des ti DaBla:

"At least one input must be in the valid input
common-mode range for the output to be the correct phase."

Das gilt auch für den positiven Bereich, das Du da  reversal erzeugen 
kannst.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Olli Z. schrieb:
> ich habe da noch
> ein paar Verständnisfragen zu

Für Anfänger seit Jahrzehnten empfehlenswert sind hier diese 
Ausführungen von Thomas Schaerer:

https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opa1.htm

mfg

von Michael B. (laberkopp)


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ArnoR schrieb:
> Siehe Anhang, aus Datenblatt LT1013/1014.

Also ich sehe da Spannungen negativ UNTER GND, nicht positiv ÜBER VCC.

Wäre aber auch egal, denn niemand erwartet, dass er oberhalb von 
VCC-1.5V noch funktioniert.

Nur ist halt schön, dass kein Querstrom fliesst, der die vorhergehende 
Schaltung belastet, wie das z.B. bei CMOS OpAmps wäre, wo dann die ganze 
Schaltung über die Spannung an den Eingängen versorgt wird.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Andrew T. schrieb:
> Yalu X. schrieb:
>> Nein, Phase-Reversal macht er nur bei negativen Eingangsspannungen,
>> genauer gesagt dann, wenn die Eingangsspannung mehr als ein paar 100mV
>> unterhalb des negativen Rails liegt.
>
> Nein, nicht "nur".Du siehst in 8.3.3 des ti DaBla:
>
> "At least one input must be in the valid input
> common-mode range for the output to be the correct phase."
>
> Das gilt auch für den positiven Bereich, das Du da  reversal erzeugen
> kannst.

Das hast du falsch verstanden (ist ja auch etwas schwammig formuliert).

Um sicher zu gehen, habe ich das einmal an einem echten LM358 von TI
getestet (s. Anhang). Das Phase Reversal tritt definitiv nur beim
Verlassen des Common Mode Range nach unten auf.

von Andrew T. (marsufant)


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Yalu X. schrieb:
> Um sicher zu gehen, habe ich das einmal an einem echten LM358 von TI
> getestet (s. Anhang). Das Phase Reversal tritt definitiv nur beim
> Verlassen des Common Mode Range nach unten auf.


Du übersiehst dabei:
Bei Deiner Schaltung (Spannungsfolger mit V=+1) ist "common mode" stets 
0V.

D.h. Du hast zwangsläufig zu:
> "At least one input must be in the valid input
> common-mode range for the output to be the correct phase."

den Sonderfall:
> "both input are the valid input
> common-mode range  -- so the output correct phase." (bis 0V)

:-)

-1V sind eh tabu, sie sind (mit dem 1k widerstand) abgesichert durch das 
Statement:

"the inputs will withstand a current up to -1mA without damage".
Vermutlich der Grund, warum Du die Werte so gewählt hast :)

Common mode und input range sind halt zwei paar Schuhe.
CM hast Du im positiven Bereich ja nie verletzt bei Deinem Aufbau.

Und noch schöner wird das Testen, wenn Du die Temperaturbereiche für die 
das imDaBla gesagte gilt mal variierst:
Alles im postiven Temperaturbereich ist  problemlos bis +125C.

Wirklich datneblattrelevante Effekte sieht man im (leider bie mir zu 
testendne Bereich) um -40C.
Auch da ist das DaBla etwas wie Du sagst "schwammig",
aber die detaillierte AppNote von TI geht sehr ordnetlich auf genau 
diese Punkte ein.

BTW so via AppNote bin ich bei einigen Entwicklungen darauf gekommen, 
das es eine da sehr böse erwischt/erwischen kann , wenn man da nicht 
aufpasst mit den CM Bereichen.

von ArnoR (Gast)


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Yalu X. schrieb:
> Um sicher zu gehen, habe ich das einmal an einem echten LM358 von TI
> getestet (s. Anhang).

Und ich in einer Simulation an einem neuen vollständigen Model von 
ONSemi. Das Model liefert nicht nur Phasenumkehr, sondern auch die 
Übernahmeverzerrungen und andere Eigenschaften, die alte Macromodelle 
nicht hatten.

von Achim S. (Gast)


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Andrew T. schrieb:
> Du übersiehst dabei:
> Bei Deiner Schaltung (Spannungsfolger mit V=+1) ist "common mode" stets
> 0V.

Nein: bei dieser Schaltung ist Vcm identisch zur Eingangsspannung

beim inverterenden Verstärker wäre Vcm tatsächlich konstant

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Andrew T. schrieb:
> Du übersiehst dabei:
> Bei Deiner Schaltung (Spannungsfolger mit V=+1) ist "common mode" stets
> 0V.
> ...

Alles, was du schreibst, erscheint mir etwas wirr und unverständlich,
aber vielleicht bin ich auch noch nicht richtig wach ;-)

Wie müsste der LM358 denn beschaltet werden, damit auch bei positiven
Eingangsspannungen ein Phase Reversal auftritt? M. W. ist das unmöglich,
aber ich lasse mich gerne eines Besseren belehren.

ArnoR schrieb:
> Und ich in einer Simulation an einem neuen vollständigen Model von
> ONSemi.

Ja, das Modell sieht sehr realistisch aus. Lediglich die Begrenzung der
Eingangsspannung im negativen Bereich durch die CB-Diode des
Eingangstransistors scheint zu fehlen. Aber in diesem Bereich sollte der
LM358 ja sowieso nicht betrieben werden.

von ArnoR (Gast)


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Yalu X. schrieb:
> Lediglich die Begrenzung der
> Eingangsspannung im negativen Bereich durch die CB-Diode des
> Eingangstransistors scheint zu fehlen.

Doch, ist drin, wenn auch nicht so scharf wie man vielleicht erwarten 
würde. Blau ist der Generator, grün der +Eingang.

von Michael B. (laberkopp)


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ArnoR schrieb:
> Und ich in einer Simulation an einem neuen vollständigen Model von
> ONSemi. Das Model liefert nicht nur Phasenumkehr, sondern auch die
> Übernahmeverzerrungen und andere Eigenschaften, die alte Macromodelle
> nicht hatten.

An dem Modell muss auch was faul sein, denn die Phasenumkehr setzt bei 
exakt 0V ein und nicht erst 0.3-0.7V (Diodenspannung unter 0).

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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ArnoR schrieb:
> Yalu X. schrieb:
>> Lediglich die Begrenzung der
>> Eingangsspannung im negativen Bereich durch die CB-Diode des
>> Eingangstransistors scheint zu fehlen.
>
> Doch, ist drin, wenn auch nicht so scharf wie man vielleicht erwarten
> würde. Blau ist der Generator, grün der +Eingang.

Ah, ok, immerhin.

Ich finde es interessant, dass für so einen Uropa noch fast ein halbes
Jahrhundert nach dessen Markteinführung immer noch Spice-Modelle (Onsemi
2018) und Datenblätter (TI 2022) signifikant erweitert werden. Das
spricht doch eigentlich dafür, dass damit immer noch in nennenswertem
Ausmaß Neuentwicklungen stattfinden.

von ArnoR (Gast)


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Michael B. schrieb:
> An dem Modell muss auch was faul sein, denn die Phasenumkehr setzt bei
> exakt 0V ein und nicht erst 0.3-0.7V (Diodenspannung unter 0).

Nein. Verlängere mal die Phasenumkehrspannungslinie nach unten bis zum 
Schnittpunkt mit der Eingangsspannung. Der liegt bei etwa Ue=-0,7V

von Clemens L. (c_l)


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Yalu X. schrieb:
> Ich finde es interessant, dass für so einen Uropa noch fast ein halbes
> Jahrhundert nach dessen Markteinführung immer noch Spice-Modelle (Onsemi
> 2018) und Datenblätter (TI 2022) signifikant erweitert werden.

Das Onsemi-Spice-Modell gilt (offiziell) nur für den Chip von Onsemi. 
Onsemi will damit erreichen, dass jemand seine Schaltung für diese 
speziellen Eigenheiten auslegt, und dann Onsemi kaufen muss. (Wobei es 
natürlich trotzdem keine gute Idee wäre, sich auf das Modell zu 
verlassen.)

Das TI-Datenblatt wurde nur für den LM358B erweitert. (Der soll die 
nicht-B-Versionen ersetzen; er hat leicht bessere Eigenschaften, 
wahrscheinlich ein kleineres Die, und ist billiger.)

> Das spricht doch eigentlich dafür, dass damit immer noch in nennenswertem
> Ausmaß Neuentwicklungen stattfinden.

Er ist billig, und gut genug.

Der größte Anteil an den Kosten des Chips ist nicht die Herstellung 
selbst, sondern das Testen. Durch das hohe Volumen kann das Testen 
besser automatisiert werden, wodurch wiederum ein niedrigerer Preis 
möglich ist.

von Olli Z. (z80freak)


Angehängte Dateien:

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Rein interessehalber habe ich mal eine der parameterkurven aus dem 
Datenblatt eines LM324 nachgestellt, welchen ich wie angegeben an eine 
+15V Spannungsquelle angeschlossen hab.

Die Überschwinger im Eingangssignal sind vermutlich aufgrund des Aufbaus 
auf dem Steckbrett. Das Signal habe ich mit einem Siglent SDG1032X 
Funktionsgenerator erzeugt.

Diesbezüglich bin ich auf einen interessanten Thread gestoßen 
https://electronics.stackexchange.com/questions/388745/why-cant-this-lm324-op-amp-reproduce-a-signal-above-a-certain-frequency 
welcher genau meine Fragen und Erkenntnisse beleuchtet bezüglich der 
maximalen Frequenz des OpAmp.

von Andrew T. (marsufant)


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Yalu X. schrieb:
> Ich finde es interessant, dass für so einen Uropa noch fast ein halbes
> Jahrhundert nach dessen Markteinführung immer noch Spice-Modelle (Onsemi
> 2018) und Datenblätter (TI 2022) signifikant erweitert werden. Das
> spricht doch eigentlich dafür, dass damit immer noch in nennenswertem
> Ausmaß Neuentwicklungen stattfinden.

Ja, die auf "B" endenden Typen (2904B, 358B, etc) sind signifikante 
Neutentwicklungen.

Mit wesentlich verbesserten Daten im Eingangsbereich.
Lohnt sich anzusehen, auch weil die B günstiger bepreist werden 
(möglicherweise wohl weil diese auf den 300mm Wafer gefertigt werden...)
als die non-B Typen.

von Olli Z. (z80freak)



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Hier noch die Bilder die ich vorhin vergessen hatte zu teilen. Sie 
zeigen das Verhalten des als Spannungsfolger geschalteten LM324 bei 
steigender Eingangsfrequenz.

Schön zu erkennen das der Ausgang zunehmend zur Dreieckspannung wird.

: Bearbeitet durch User
von olaf (Gast)


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> Ich finde es interessant, dass für so einen Uropa noch fast ein halbes
> Jahrhundert nach dessen Markteinführung immer noch Spice-Modelle (Onsemi

ES gibt so ein paar Wiedergaenger die wollen einfach nicht im Sarg 
bleiben. :-D

Schau mal hier:

https://www.ti.com/product/TL072H

Ob die den wirklich verbessert haben oder ob die auf einem ihrer
anderen OPs nun einfach TL072 drauf schreiben?

Olaf

von Volker S. (sjv)


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olaf schrieb:
> Ob die den wirklich verbessert haben oder ob die auf einem ihrer
> anderen OPs nun einfach TL072 drauf schreiben?
>
> Olaf

Der wird  an einen aktuellen Fertigungs-Prozeß angepaßt sein, den 
originalen
Prozeß wird es nicht mehr geben.
Das ist genauso wie mit neuen 2N3055.

von Clemens L. (c_l)


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olaf schrieb:
> Ob die den wirklich verbessert haben oder ob die auf einem ihrer
> anderen OPs nun einfach TL072 drauf schreiben?

Den originalen TL072 gibt es immer noch.

Der TL072H ist nicht mehr JFET, sondern CMOS. (Deswegen schreibt das 
Datenblatt nur noch "FET".) Der -H hat bessere Parameter, abgesehen von 
so etwas unwichtigem wie Rauschen ...

von ArnoR (Gast)


Angehängte Dateien:

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Clemens L. schrieb:
> Der TL072H ist nicht mehr JFET, sondern CMOS.

Das sieht der Hersteller aber anders, siehe Anhang.

von HildeK (Gast)


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ArnoR schrieb:
> Das sieht der Hersteller aber anders, siehe Anhang.

Die unterschiedlichen Merkmale vom H-Typ zu den andern ist nur recht 
mühsam aus dem Datenblatt zu extrahieren.
Wesentlich scheint mir zu sein (kein Anspruch auf Vollständigkeit):
- fast R2R (max. 200mV bei 10k Last Abstand)
- erweiterte Input Common-Mode Voltage Range
- etwas weniger Ruhestrom
- Temperaturbereich -40°C ... +125°C

von Clemens L. (c_l)


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ArnoR schrieb:
>> Der TL072H ist nicht mehr JFET, sondern CMOS.
>
> Das sieht der Hersteller aber anders, siehe Anhang.

Das ist die Schaltung des TL071 (wie man in der Tabelle darunter sieht). 
Der TL071H hat eine andere Schaltung, die das Datenblatt nicht erwähnt.

Siehe den Eintrag "Architecture" auf https://www.ti.com/product/TL072 
und https://www.ti.com/product/TL072H.

TI sagt:
> The shared data sheet is conducive to encouraging adoption of TL07XH.
> Many decades ago JFET was the only way to get low input bias current.
> TL07XH is a CMOS device that is similar to TL07X (in bandwidth and slew
> rate) but better in most ways
(https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1063525/tl081h-output-stage-difference-from-legacy-tl081/3935159#3935159)

von Jörg B. (joergb2)


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olaf schrieb:
>> Der einzige Vorteil: er hat im Gegensatz zu den meisten dezidierten
>> Komparatoren einen Push-Pull-Ausgang.
>
> Weiss eigentlich jemand warum das so ist? Das hat mich schon immer
> verwundert.

Der einzige OPV, den ich öfters als Komparator missbrauche, ist der 
LM358; der verträgt auch wirklich Spannungsdifferenzen bis 30V zwischen 
den Eingängen. Und dass mache ich auch nur, wenn Geschwindigkeit kein 
Thema ist und eine Reaktionszeit von 50µs völlig ausreicht. Der 
Standardkomparator ist der LM393/LM339, der geht genauso wie der LM358 
bis 30V reagiert aber schon nach 300 ns. Mit open collector geht eben 
ganz gut wired or, und je nach wo man den pull-up-Widerstand anbindet, 
bekommt man den gewünschten Logikpegel.
Wenn man noch deutlich schneller werden will, findet man aber fast nur 
noch Komparatoren mit 0/5V Bereich, und diese haben dann auch 
Push-Pull-Ausgänge wie z.B. der 40 ns Typ TLV3201; bei der 
Geschwindigkeit ist OC kaum mehr sinnvoll.

Mein LieblingsOPV ist tatsächlich der LM358, weil er ultrabillig ist und 
es ihn schon sehr lange gibt und wohl noch lange geben wird. Er hat halt 
seine Macken und Fallen, aber für die meisten weniger anspruchsvollen 
Standartaufgaben reicht er völlig aus. Und man kann ihn eben auch als 
Komparator vergewaltigen.

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