Ich habe hier einen OPA2830 OP-Verstärker, AD8032 funktionierte aber auch nicht besser. ich möchte ein eingefanges 3-6MHz rechtecksignal verstärken. Das signal ist jetzt ca. 1-2V groß und die rechteckform schon eiriger mehr sinusförmig. die OPs arbeiten mit 5V. Das signal ist noch zu eirig, aber im null-durchgangsbereich bei 2-20mV ist der nulldurchgang scharf genug, so daß ich, wenn ich ihn ausreichend weiter verstärken würde, meine nachfolgende digitalschaltung auch wieder ein einwandfreies rechtecksignal erkennen würde. ich versuche jetzt das signal mit meinem OP weiterzuverstärken. ich kann den OP entweder als verstärker schalten oder als Komparator. die version als Verstärker erlaubt keine großen verstärkungen. Ist der Verstärkungsfaktor größer als 4-14 gewählt, macht der OP das signal nur noch unschärfer und es wird noch eiriger. (das war in dem fall OP als invertierender Verstärker, versuch mit verschiedenen widerstandverhältnissen, gleichstromanteil mit kondensator entfernt, den + OP-Eingang auf eine virtuelle Masse bei 2,5V gemacht.) ich kann auch den OP als reinen Komparator benutzen. (alles so wie bei OP-Beispiel, nur den widerstandteiler entfernt, gleichstromanteil weiterhin mit kondensator entfernt.) hier spinnt der OP total. es kommt entweder ein reines negatives oder positives signal raus, oder auf dem Oszi ist nur wellen-wischwasch zu sehen. Das ein OP mit rückkopplung nur eine bestimmte verstärkung hinkriegt kann ich mir ja vorstellen, aber daß er auch nicht als Komparator geht?.. Ist das normal. Muß ein OP auch automatisch immer als Komparator funktionieren, oder muß er das bei hohen frequenzen nicht mehr umbedingt? Wird es vielleicht funktionieren, wenn ich die verstärkung direkt durch einen Komparator im Komparator-betrieb verstärke? Oder schwingt der OP irgendwie, so daß er nicht als Komparator arbeitet? was meint ihr dazu?
Im Datenblatt gibt es kein Komparatorbeispiel. Denkbar wäre: Der OpAmp ist zu langsam. Beim OPA2830 aber nicht anzunehmen, nicht mal wenn er aus der Sättigung muß. Du hast schwebende Eingänge ohne DC Verbindung auf ein definiertes Potential. Deine Beschreibung ist so schwammig, daß man das befürchten kann. Natürlich zeichnest du keine Schaltpläne. Du hast Versorgungsspannungen die den Stromimpuls beim umschalten nicht folgen können, so dass in dem Moment die Versorgungsspannung zusammenbricht. So ein OpAmp IST wie eine schnelle Digitalschaltung.
Das ist der Unterschied zwischen OP und Komparator: Der Komparator ist für Übersteuerung der Eingänge ausgelegt. Er hat dafür aber meist schlechtere Daten als ein OP-Amp. Op-Amps sind nicht für Übersteuerung vorgesehen. Beim Op-Amp kann es bei Übersteuerung zur Sättigung einiger Transistoren kommen, sodass sie z.B. nach einem Scheitelwert noch für einige usec die Spannung am Ausgang auf 1 halten, obgleich am Eingang die Spannung längst gesunken ist. Bei 2 MHz Komparatoren einzusetzen, hat mit Standard-Komparatoren nur schlechte Ergebnisse. Die Ein- bzw. Aus-Zeit des Signals beträgt dann ja nur 250 ns (bei 2MHz). Schau im Datenblatt nach, der Komparator müsste da für saubere Arbeit innerhalb so 50 ns umschalten. Nach meiner Schätzung hat es nur bis so 100 kHz Sinn, Komparatoren wie den 339 oder 311 einzusetzen. Wenn ein Rechtecksignal verstärkt werden muss, muss der Verstärker mindestens die zehnfache Grundfrequenz verstärken können sonst wird das Rechteck sichtbar abgerundet.
Die Anstiegs-/ Abfallflanke eines Rechtecksignales entspricht einer höheren Frequenz als der OPV das als Rechteck mit nennenswerter Verstärkung übertragen könnte. Mit +/- 5V bzw. 10V Betriebsspannung könntest Du nach was rausholen (testen ob es dann reicht). Ich würde das mit einer diskret aufgebauten Schaltung machen.
Ich würde mal einen CD4049UB nehmen und ihn als Analogverstärker schalten. Ob er die 6MHz bei 5V Versorgung aber noch schafft? Zu deinem Einsatz eines OPA als Verstärker sollte eigentlich der genannte Typ mit Verstärkungen bis rund 5 noch brauchbar funktionieren. Was jetzt an deinem Setup nicht geht, ist nur mit einem Schaltplan der benutzten Schaltung sowie weiteren Daten über das Eingangssignal (DC-Anteil, Kurvenform [Takt oder Daten], worin steckt die Information des Signals, dessen Quellwiderstand etc.) weiter einzugrenzen. Bei 2V Hub sollte sogar ein mit 2.5V betreibbares Logikgatter direkt ausreichen.
das mit dem CD 4049 hatte ich letztlich schonmal, und zwar mit dem CD4093. Der hatte auch schon nicht mehr richtig umgeschaltet. ich glaube, den brauch ich nicht versuchen. der 2V hub ist auch nur in der mitte und unter maximalen umständen stabil. der abstand zwischen 2 flanken muß sauber am ende ankommen, aber der ist nur in der mitte sauber genug. ich befürchte, das mit dem OP in die sättigung beim komparator-betrieb wird wohl dann hinkommen, so sah das manchmal auch aus. je nachdem, wie das eingangssignal geformt war, kam nämlich ganz schwach auf der oberen oder unteren seite was durch am ausgang, aber nix brauchbares. das mit den verstärkungen um die 5x käme dann auch hin. ich glaube ich werd mich dann mal nach nem schnellen hochgeschwindigkeits-komparator umsehen. ich frag mich aber eigentlich, ob ich einen komparator dann noch als verstärker benutzen könnte, oder nicht? also falls ich das signal mal nur etwas verstärken will, immerhin ist es ja nur ein digital-signal.
Ein Transistor mit Zubehör machts dann auch. (wenn die Invertierung nicht stört)
Wenn du den OPA2830 als Komparator betreibst, ist die Verstärkung maximal und damit die Grenzfrequenz minimal. Rein rechnerisch ergeben das GBP von 100 und die Verstärkung von 74dB (ca. 5000) eine Grenzfrequenz von 20kHz. Die bereits von den Vorpostern genannten Sättigungseffekte verschlechtern das Frequenzverhalten zusätzlich, so dass der Komparator nie und nimmer 3MHz schafft. Und der AD8032 ist noch ein Stück langsamer. > ich glaube ich werd mich dann mal nach nem schnellen > hochgeschwindigkeits-komparator umsehen. Das wäre sicher eine Maßnahme. > ich frag mich aber eigentlich, ob ich einen komparator dann noch als > verstärker benutzen könnte, oder nicht? Du möchtest ihn per Gegenkopplung mit einer geringeren als der Open-Loop-Verstärkung betreiben? Das funktioniert insbesondere bei geringeren Verstärkungen meist nicht, weil der Komparator im Gegensatz zum OPV nicht frequenzkompensiert ist, so dass er durch die Gegenkopplung zu schwingen beginnt. Nicht umsonst gibt es OPVs und Komparatoren. Ein als Komparator geschalteter OPV taugt nicht viel und ein als linearer Verstärker geschalteter Komparator noch weniger.
ok klar das GBP, dann ist es ja kein wunder, daß nicht viel rauskommen kann bei nem OP als komparator. aber ne andere frage: nehmen wir an ich versuche jetzt, den LM339 den ich hier noch rumliegen habe, als komparator zu benutzen.. der extrem langsamen geschwindigkeit nach müßte er ja dafür komplett unbrauchbar sein. im datenblatt steht aber nur eine verzögerungszeit, um die das signal verspätet am ausgang eintrifft. wo kann ich im datenblatt nachlesen, welche frequenz ein komparator schafft, oder bei welcher eingangsfrequenz er nicht mehr mitmacht? 2. frage: benutz ich nun ein transistor in Emiter-Schaltung als Komparator; ich habe es mit einem BC547 versucht, aber das signal was rauskommt, ist unschön, weil der transistor nicht so stark dem signal folgen möchte. es wäre trotzdem möglich, den BC547 zu benutzen, aber dann nur bei hohem stromverbrauch, den meine schaltung nicht haben darf. kenn jemand einen trick, um den BC547 so zu betreiben, daß er als "komparator" ohne abflachung von kurven arbeitet? oder sollte ich dann nen schnellen transistor benutzen? kennt da jemand nen guten schnellen, er oft im umlauf ist? es wäre gut, wenn es einen gäbe, daß es davon auch ne kleinere, oder ne smd-version gäbe.
Du könntest den LM311 bzw. LM339 nochmals probieren. Mußt ihn halt am Ausgang sehr niederohmig nach VCC beschalten. Der LM311 läuft bei mir auf Steckbrett bei VCC=5V mit etwas mehr als 1MHz noch einwandfrei. Selbst wenn das Eingangsdifferenzsignal nur mV ist. Aus zwei Transis kannst du auch einen Komparator bauen. Gruß - Abdul
Jetzt mein üblicher Senf dazu: nimm einen Leitungsempfänger - Am 26 C 32 oder was auch immer am besten passt. Selbst schlichte Typen schaffen deine Frequenz ganz locker und bringen am Ausgang ein einwandfreies Logiksignal. Warum wird immer wieder versucht, eine Sache mit dafür ungeeigneten Bauelementen zu bewerkstelligen? :-((
Beschreib nochmal genauer dein "Signal". Spannung 1-2V ist Peak-to-Peak oder RMS Spannungswert? Welchen Mittelwert (Offset) hat dein Signal? Differntiell oder Single-Ended? Welche Impedanz (in etwa)? Es gibt diverse Line-Receiver die solche Signale vernünftig verarbeiten können. Allerdings musst du schauen zu welchem Standard dein Signal am besten passt. Ich verwende häufiger LVDS-Receiver wie z.B. den SN65LVDS051 von Texas Instruments. Der hat ca. 100MBPs Empfangsrate allerdings nur bei 3.3V Betriebsspannung. Mit der richtigen Beschaltung (AC-Kopplung und Spannungsteiler für Arbeitspunkt) kann man wunderbar schnelle Wechselspannungssignale in digitale Rechtecksignale umwandeln.
>das mit dem CD 4049 hatte ich letztlich schonmal, und zwar mit dem >CD4093. Der hatte auch schon nicht mehr richtig umgeschaltet. ich >glaube, den brauch ich nicht versuchen. Nein, kein CD4049, sondern ein CD4049UB. UB steht für unbuffered. Beschalten wie einen invertierenden Operationsverstärker und dabei den nicht vorhandenen nichtinvertierenden Eingang einfach vergessen. Michael (Gast) schrieb: >Beschreib nochmal genauer dein "Signal". Das hatte ich gestern schon vorgeschlagen ...
ja also das Signal ist ein eingefangenes Rechtecksignal von einer Ir-Diode, Biphase-Marc Code, 0-zustand=1 flankenwechsel, 1-zustand=2 flankenwechsel, es ist bereits über 2 OPs, einer davon transimpedanz-wandler, ein weiterer verstärkung 4-20x verstärkt. das signal überlebt die vorangegangenen beiden OPs nur in etwas eiriger form. das rechteck ist nicht mehr rechteck, sondern ein mittel zwischen rechteck- und sinusform. das signal ist so belastbar wie das ausgangssignal eines OPs. es könnte jetzt gut von einem Komparator eingefangen werden. der maximale Spitze-Spitze-Wert des Signals beträgt 1-2V. Der Wert an den spitzen ist allerdings für eine verarbeitung nicht mehr brauchbar, weil an ihm der flankenwechsel nur noch sehr undeutlich zu erkennen ist. Der brauchbare Anteil des signals ist der flankenwechel um den 0-Punkt herum, er ist 60-150mV groß. außerdem kann das ganze Signal von dem OP einen DC-anteil haben, der mit einem kondensator entfernt werden muß. der nachgeschaltete weitere OP oder komparator muß außerdem trotzdem mit den hohen aber nicht brauchbaren spitzen in dem signal von 1-2V spitze-spitze zurecht kommen. dieser angegebene fall galt dafür, wenn der ir-empfänger 30cm von dem sender entfernt ist. bei näheren abständen kann das signal größer werden, bei abständen um die 3-8 meter zum sender kann das signal sehr viel kleiner werden, der brauchbare flankenwechsel kann im bereich von 1-10mV liegen. ich habe mir jetzt mal den komparator TLV3501 besorgt. er hatte den niedrigsten stromverbrauch und gleichzeitig noch schnelle schaltzeiten. leider hat er eine eingebaute hysterese von 5mV. ich glaube aber daß das signal auch im schwachen zustan noch groß genug sein wird, damit die hysterese noch überschritten wird. ich werde mal in der sammlung nach einem CD4049UB suchen, aber ich glaube, die freude wird nich groß sein: ab wieviel mV schaltet der? 50-100mV unterschied, das wird wohl doch zuviel sein..
Nachtrag: ich habe hier einen SN74LN04N gefunden. ich bin mal gutgläubig, generell gutgläubig und gehe mal davon aus, daß bauteile aus der 74er reihe sehr viel schneller sind, deshalb probiere ich den mal zuerst. hier in der tüte sind noch andere bauteile, verschiedene aus der 74er reihe und verschiedene aus der 40er reihe, mal sehen ob ich auch den besagten CD4049UB finde. aber ich bin sehr gutgläubig, ich vermute ja mal, daß er erst ab einem viel zu hohen spannungsunterschied schaltet. aber da der preisliche vorteil und die einfache beschaffbarkeit unschätzbar wäre, teste ich es mal trotzdem.
Nachtrag2: Ich habe jetzt einen HEF4069UBP gefunden. ich probier morgen mal aus, wie weit er sich als komparator oder als OP benutzen läßt.
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Gut, so sieht die Sachlage schon etwas anders aus. Das Signal hat noch deutlich unterschiedliche Pegel und wurde bereits verstärkt. Diese erste Verstärkung könnte ev. noch etwas größer sein, allerdings sollte dann der OPA schon ein sehr schneller Typ sein (100MHz GBW). Die sind auch nicht mehr so häufig zu finden und ev. etwas kritischer in der Beschaltung. Alternativ einfach mehrere nehmen, mit jeweils geringerer Verstärkung fahren (z.B. 20MHz-Typen mit v=2, drei hintereinander gibt auch v=8 und die haben dann noch ausreichend Bandbreite). Dass da kein Rechteck mehr herauskommt, ist nicht so tragisch, wenn anschließend der Komparator ausreichend schnell den Nulldurchgang detektiert. Es ist immer gut, wenn dieser auch ein ordentlich großes Signal erhält, denn nur dann ist auch der Nulldurchgang ausreichend jitterarm detektierbar. Den Komparator würde ich auf jeden Fall verwenden. Zu den Hilfs-Verstärkern mit CD4049UB: Es geht kein SN74xxxxx! Es gehen nur die CMOS-Varianten mit dem ungepufferten Ausgang - gekennzeichnet mit dem UB. Der HEF4069UBP ist dann genau der Typ, den ich meine. Sie werden als analoge Verstärker betrieben. Das können nur die! Ich hänge mal ein Bildchen an, um zu zeigen, was ich meine. Gerade von denen könntest du leicht mehrere mit jeweils geringer Einzelverstärkung hintereinanderhängen (Widerstände zu 50k und 22k wählen). Da die CMOS-Reihe auch mit 15V betrieben werden kann und sie bei hoher Versorgungsspannung schneller sind, kann man da auch noch was herausholen.
Also ich habe es mal getestet: Es sind verstärkungen von 2-5 da rauszuholen, das signal ist aber scheinbar schneller gegen störungen anfällig. es ist nicht so sauber, wie mit dem OP, ich kann nicht soviel platz zwischen sender und empfänger lassen, damit das signal noch fehlerfrei erkannt wird. Es ist sogar noch komischer: Ich testete erst den AD8032 als OP für die ersten beiden verstärkungen. da war das signal nicht ganz so gut verstärkt, der rechteck etwas eiriger. den OP wollte ich eigentlich benutzen, weil er nur 0,8mA pro Kanal verbraucht. Zusätzlich testete ich das selbe auch nochmal mit dem OPA2830 als OP. hier war das signal sauberer, stärker verstärkt und die flanken steiler. Leider verbraucht der OP 4,5mA pro Kanal. Ich dachte nun, vielleicht besorg ich mir mal einen OP, der noch weniger strom verbraucht ein noch höheres GBP und eine bessere Slewrate hat. Ich testete jetzt den AD8012. Das ergebnis war jedoch sehr schlecht. es sieht so aus, als werde das signal durch den AD8012 am deutlich stärker mit Störungen versehen. es ist sehr unscharf und wackelig, bis jetzt von allen 3 OPs as schlechteste ergebnis. Weiß jemand woran das liegen kann? Kann man das wo im Datenblatt vergleichen, wie stark der OP rauscharm ist? Oder kommt das wo anders her?
>einen OP, der noch weniger >strom verbraucht ein noch höheres GBP und eine bessere Slewrate hat. In erster Näherung widerspricht sich das. >Kann man das wo im Datenblatt >vergleichen, wie stark der OP rauscharm ist? Ja, es gibt die Angaben 'Input Voltage Noise' und 'Input Current Noise'. Der AD8012 gehört schon zur rauscharmen Kategorie. >Weiß jemand woran das liegen kann? Zum Beispiel auch am Aufbau. Wenn der 8012 ein schlechteres Ergebnis liefert als der 8032, dann ist das vermutlich der Hauptgrund. Ein schneller OPA, wie es der 8012 (und auch der 8032) ist, ist eben auch wesentlich empfindlicher in dieser Richtung. Schaue auch mal die Layout-Beispiele in dessen Datenblatt an. Mit Steckbrett o.ä. ist hier nichts mehr zu holen. Ebenso kann die Entkopplung der Versorgung eine wichtige Rolle spielen. Beachte auch: 6 MHz Rechteck benötigt eine Bandbreite von mindestens 20-30MHz, um einigermaßen als ordentliches Rechteck zu erscheinen. Andererseits - wenn du anschließend einen Komparator verwendest, ist nur der Verlauf an der Komparatorschwelle interessant. Der Rest kann 'Eiern' soviel er will - was auch immer du unter 'Eiern' verstehst ...
mal sehen, ich baue es warscheinlich mal ganz klein in smd auf, bis jetzt hatte ich es auf lochrasterplatine aufgebaut und die beinchen der widerstände waren auch nicht die kürzesten. ich überlege mir mal, ob ich es direkt auf ner geätzten platine teste oder ob ich auf ner pappe die smd-bauteile mit kupferdrähtchen zusammenlöte, denn korrekturen muß ich ja hinterher ehe erstmal machen. vielleicht mach ich mir noch spulen in die rückkopplungszweige rein, damit der flankenwechsel stärker verstärkt wird als der nichtwechselnde pegel. und dann vergleich ich mal, mit welchem op es in der smd-variante am fehlerfreiesten läuft.
Nachtrag: Ich habe jetzt die schaltung mit dem OPA2830, die ich vorher auf Lochraster Platine aufgebaut hatte, jetzt das gleiche nochmal in Smd aufgebaut. aber nicht auf einer Platine sondern testweise auf Pappe mit Kupferdrähtchen als Leiterbahnen. Es gab aber eine böse überraschung: Alles schwingt. Ich kann es drehen, wie ich will, überall sind böse störschwingungen drin, das signal ist sehr schlecht und wenn es nicht schlecht ist, schwingt es irgendwo plötzlich und das signal ist hinüber. Der unterschied war jetzt bei der Smd-Version, daß die abstände zwischen den bauteilen und die leiterbahnlängen sehr klein und kurz waren. Ich dachte, daß würde eine verbesserung geben, aber es ist das genaue gegenteil. Es hilft nix, keine anderen aufbau-versionen oder irgendwelche veränderungen. Die schaltung auf der lochrasterplatine geht und die kleine version in smd-größe hat ohne grenzen störungen oder schwingungen. Allgemein wird noch schlimmer, wenn ich jetzt den Komparator hinzuschalte oder versuchen würde, statt mit ingesammt 2 OPs hintereinander mit 3 OPs zu verstärken. Gibt es das irgendwelche allgemeinen Regeln, die man beachten sollte, um unerwünschtes schwingverhalten zu verhindern? Ist vielleicht doch ein größerer Bauteilabstand sinnvoller? gibt es andere regeln, wie man schwingverhalten generell unterdrücken kann oder muß ich bei 3-6MHz noch nicht auf abstände zwischen den bauteilen und Bahnen achten?
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