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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik OP-Amp Latch-Up??


Autor: SR (Gast)
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Hallo,

ich habe einen Schmitt-Trigger mit dem OP LM258 aufgebaut, wie auf

http://www.mikrocontroller.net/articles/Schmitt-Trigger

beschrieben. Also Werte habe ich R1=R2=10k und R2=2M genommen. 
Funktioniert soweit prima, nur ab und zu hängt sich die Schaltung, wenn 
das Eingangssignal bei VCC/2 liegt, auf und schaltet auf VCC.

Woran kann das liegen und was kann man dagegen tun?

Autor: SR (Gast)
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Übrigens, VCC ist bei mir auch 5V und VCC/2 somit 2.5V

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Rein gefühlsmäßig ist dein R3 mit 2MegOhm VIEL zu groß. Mal ausgerechnet 
was deine Hysterese damit ist?
Mit dem Eingang auf VCC/2 hast du dann eher einen "Restbrumm-Verstärker" 
und keinen Schmitt-Trigger gebaut...

Autor: SR (Gast)
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Ja, etwas kleiner Bereich. Ich hab R3 jetzt auf 120K geändert. Das ist 
eine Hysterese von 0.2V. So hoch ist das Brummen der VCC nicht.

Aber es blibt immer wieder, wenn das Eingangssignal auf VCC/2 liegt, bei 
VCC hängen.

Autor: yalu (Gast)
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> hängt sich die Schaltung, wenn das Eingangssignal bei VCC/2 liegt,
> auf und schaltet auf VCC.

Geht der Ausgang wirklich fast auf VCC hoch? Beim LM358 (der ja dem
LM258 sehr ähnlich ist) erreicht die Ausgangsspannung maximal etwa
VCC-1,5V.

Bleibt dabei der Ausgang konstant auf diesem hohen Pegel oder ist das
eher das von Ernst angesprochene Brummen, das sich über den gesamten
Ausgangspegelbereich erstreckt?

Wie kommt die Schaltung aus diesem Zustand wieder heraus? Reicht es,
die Eingangsspannung zu ändern, oder musst du ausschalten, oder ist
gar das IC defekt?

Bei einem echten Latchup, der aber hauptsächlich bei CMOS-Schaltungen
auftritt, ist hinterher das Bauteil meist hinüber.

Ansonsten gibt es bei einigen OPVs noch den Effekt des "Phase
Reversal". Dabei kehrt die Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der
Eingangspannungsdifferenz schlagartig ihr Vorzeichen um, wenn eine der
beiden Eingangspannungen außerhalb der Versorgungsspannung zu liegen
kommt. Da die Schaltung aber keine Gegenkopplung enthält, dürfte
dieser Effekt aber eigentlich nicht zu einem "Hängenbleiben" führen.
Spätestens, wenn der Eingang wieder in den zulässigen Bereich
zurückkehrt, müsste die Schaltung wieder normal weiterarbeiten.

Aber vielleicht prüfst du sicherheitshalber doch mal den
Eingangsspannungsbereich.

Autor: SR (Gast)
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Also der Ausgang springt/hängt bei exakt 4.81V. Wenn ich das 
Eingangssignal bzw. die Eingangsspannung ändere, arbeitet der OP wieder 
normal weiter.

Etwas Verwunderliches habe ich jetzt festgestellt: wenn ich R3 ausbaue, 
funktioniert alles prima und der OP bleibt nicht hängen. Das verstehe 
ich nun gar nicht mehr...

Autor: yalu (Gast)
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> Also der Ausgang springt/hängt bei exakt 4.81V. Wenn ich das
> Eingangssignal bzw. die Eingangsspannung ändere, arbeitet der OP
> wieder normal weiter.

Vielleicht habe ich jetzt etwas falsch verstanden, aber das ist doch
genau das, was ein Schmitt-Trigger tun soll: Ab einer bestimmten
Eingangsspannung auf High-Pegel springen, und wieder zurück, wenn die
Eingangsspannung wieder um einen gewissen Betrag abgesenkt wird. Bis
auf die etwas hohe Ausgangsspannung kann ich nichts schlimmes
erkennen.

Oder was meinst du mit "arbeitet der OP wieder normal weiter"?

Wie auch immer, hast du den Baustein schon gegen einen anderen
ausgetauscht?

Autor: SR (Gast)
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Nun, wie geschrieben, der OP blieb eben hängen. Ich meine damit, dass 
ich irgendwann einfach das Eingangssignal auf VCC/2 bringe und der OP 
hält den Ausgang auf VCC (4,81V). Dabei sollte er wieder auf GND gehen! 
Ändere ich dann das Eingangssignal, arbeitet er ab dann wieder normal 
weiter.

Nur Mein Eingangssignal pendelt oft zwischen 2.3V und 2.7V hin und her 
(ca. 2-10kHz?). Der OP bleibt also nur selten hängen, aber eben doch.

Autor: yalu (Gast)
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Solange dein Eingangssignal zwischen den beiden Schaltschwellen des
Schmitt-Triggers liegt, behält der Ausgang seinen aktuellen Zustand
bei. Das ist das Wesen des Schmitt-Triggers und wird dazu genutzt,
Störungen im Eingangssignal zu eliminieren.

Mit der aktuellen Dimensionierung (R1=R2=10k, R3=120k), liegt die
untere Schaltschwelle bei 2,4V, die obere bei 2,6V. Um den
Ausgangspegel von High auf Low zu schalten, muss die Eingangsspannung
auf unter 2,4V abgesenkt werden. Um ihn anschließend wieder auf High
zu schalten, muss die Eingangsspannung größer als 2,6V werden. Beträgt
die Eingangsspannung konstant 2,5V, ändert sich gar nichts, der
Ausgangspegel bleibt "hängen".

> Nur Mein Eingangssignal pendelt oft zwischen 2.3V und 2.7V hin und
> her (ca. 2-10kHz?). Der OP bleibt also nur selten hängen, aber eben
> doch.

Wahrscheinlich in den weniger oft auftretenden Fällen, wo das
Eingangssignal nur zwischen 2,4V und 2,6V pendelt.

> wenn ich R3 ausbaue, funktioniert alles prima und der OP bleibt
> nicht hängen.

Ohne R3 ist die Hysterese des Schmitt-Triggers 0V, d.h. die obere und
die untere Schaltschwelle fallen zusammen und liegen bei 2,5V. Aus dem
Schmitt-Trigger wird dann ein Komparator. Bei diesem genügt schon eine
sehr kleine Amplitude des Eingangssignals, um den Ausgang
umzuschalten. Dafür kann aber schon geringfügiges Rauschen auf dem
Eingangssignals ebenfalls ein Umschalten des Ausgangs auslösen.

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