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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LM324: Grundschaltung funktioniert nicht


Autor: Stefan (Gast)
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Hallo zusammen,

ich habe eine LM324 N auf eine Experimentierplatte gesteckt. Siehe 
beiliegende Datei. Stromversorgung ist +19 Volt und +0V(Gnd). Ich mache 
folgende Schaltung:
* an den invertierenden Eingang des OPs (Pin2) hänge ich +0.7 V
* an den nicht invert. Eingang des OPs (Pin3) entweder 4.6V oder 0.05V.
* den Output des OPs (Pin1) verbinde ich mit einen grossen Widerstand 
(zB 1 MOhm) zu GND.

Der OP ist sonst NICHT  mit Feedback beschaltet, dh: ich erwarte, dass 
der Output in der Sättigung zu liegen kommt:
Fall 1:
(4.6V-0.7V)*10000=39000V, also Maximalwert ist erwartet. Gemessen ist 
17.9V. Also wie erwartet.

Fall 2:
(0.05V-0.7V)*10000=-6500V, also erwarteter Output so negativ wie 
möglich, also zB +0.01V.
Gemessen ist jedoch ebenfalls 17.9V. Was mache ich falsch ? Ist es ein 
Vorzeichenfehler ?

Im zweiten Versuch fügte ich einen Feedback ein. Ich verwendete die 
Standardaschaltung für den nicht invertierenden Verstärker, mit zwei 
220kOhm-Widerständen. Da ergibt sich am Output ebenfalls eine Spannung 
von 17.9V, unabhängig von der Spannung am Pin3. Erwartet hätte ich 
(4.6-0.7)*2-->7.8V rsp (0.05-0.7)*2-->ca 0V

Die Messung erfolgte mit einem Digital-Multimeter. Ich habe die 
Spannungen direkt an den Pins des LM324 gemessen. Die 
Versorgungsspannung ist mit einem Condensor 0.39 Microfarad 
stabilisiert.

ich wäre sehr froh über Eure Hilfe, Eure Praxistipps, weshalb das ganze 
nicht läuft. Ich hirne schon stundenlang, aber wahrscheinlich ist es ein 
kleiner dummer Fehler...

Vielen Dank, Stefan

Autor: Ich (Gast)
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Deine Eingangsspannung ist zu nahe an Masse (neg. Betriebsspannungs-
anschluss) (0,05V und 0,7V). Das kann der OPV nicht.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Das sollte der LM324 eigentlich können: Input Common Mode Range: 0V bis 
etwa Vcc-2V.

Autor: Ich (Gast)
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>* an den invertierenden Eingang des OPs (Pin2) hänge ich +0.7 V
>* an den nicht invert. Eingang des OPs (Pin3) entweder 4.6V oder 0.05V.

Hänge mal 2V an Pin2 und teste dann noch mal, ob er jetzt anders 
reagiert.

Autor: yalu (Gast)
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Eine der folgenden Möglichkeiten wird wohl zutreffen:

- Du hast den LM324 falsch oder unvollständig angeschlossen, oder die
  Steckkontakte oder Verbindungsdrähte sind schlecht. Bspw. würde ein
  fehlendes GND an Pin 11 das seltsame Verhalten erklären.

- Du hast falsch (oder an den falschen Pins) gemessen. Nach deiner
  Beschreibung ist das aber weniger wahrscheinlich.

- Der LM324 ist kaputt. Probier mal ein anderes Viertel aus oder
  besser noch einen anderen Baustein.

Autor: Stefan (Gast)
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vielen Dank für Eure raschen Antworten.

@ "Ich (Gast)" von 18:21
neuer Test (Versuch gemäss Bild, dh: OHNE Rückkoppelung):
* Pin 3: +0.07 V rsp +4.6V
* Pin 2: +2.26V

Resultat: Pin 1: +17.9V, unabhängig von Pin 3.

Beigefügt habe ich die Foto der Anordnung dieser Messung; vielleicht 
sieht dann einer von Euch den Fehler an unerwarteter Stelle.

@yalu:
* es ist bereits der 2. Baustein, den ich teste.
* ich habe alle Spannungen direkt zwischen Masse und den Pins gemessen.
* Ausnahme: ob bei Pin11 Masse anliegt, habe ich gemessen zwischen Pin4 
& Pin 11. Es gibt 19V. Wäre der Massekontakt schlecht, gäbe das 0V.

Herzlichen Dank für Eure Hilfe, Stefan

Autor: Ich (Gast)
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Bei den Ergebnissen eigentlich nur "OPV defekt" möglich.

Am Ausgang nicht 19,3V bedeutet, daß der obere Transistor in der 
Endstufe nicht defekt ist. Also müsste ein Eingang nicht funktionieren.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Resultat: Pin 1: +17.9V, unabhängig von Pin 3.
Du hast die Pins 1-3 gar nicht verwendet, die sind rechts oben...
Aber das ist hier nicht der Fehler, denn zum Glück ist der Baustein 
symmetrisch  ;-)

Beschalte mal sicherheitshalber die nicht verwendeten OpAmps im LM324 
auch: Ausgang mit -Eingang verbinden, +Eingang auf GND.

Und mach noch einen Kondensator zwischen +19V und GND.

Autor: yalu (Gast)
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Dein Multimeter ist eins der 3€- bis 15€-Klasse :)

Wie ich darauf komme?

Aus deinem Foto geht hervor, dass der nichtinvertierende Eingang
entweder auf den durch den Spannungsregler und dem Gleichrichter
erzeugten 4,6V liegt (bei geschlossenem Taster) oder offen ist (bei
offenem Taster). Ein offener Eingang ist beim LM324 das Gleiche wie das
Anlegen einer hohen positiven Spannung. Daher ist der Ausgang auch bei
offenem Taster am positiven Anschlag.

Warum misst du mit dem Multimeter aber 0,07V am Eingang? Der Eingang des
OpAmps ist sehr hochohmig. Das Multimeter zwar auch, aber nicht ganz so
sehr. Du ziehst also mit dem Eingang des Multimeters den Eingang auf
eine niedrige Spannung. Konkret: Der Eingangsruhestrom des LM324 liegt
typisch bei 90nA. Wenn dein Multimeter 0,07V anzeigt, heißt das, dass
dein Multimeter einen Innenwiderstand von ungefähr 0,07V/90nA=778kΩ hat.
Nomalerweise haben Multimeter einen Innenwiderstand von 1MΩ oder 10MΩ.
1MΩ passt in diesem Fall ganz gut (deswegen die Aussage von oben), so
dass der Eingangsruhestrom eben nicht 90nA, sondern 0,07V/1MΩ=70nA war.

Wie auch immer: In dem Moment, wo dein Multimeter am Eingang 0,07V
anzeigt, liegen tatsächlich 0,07V an. Daher geht der Ausgang des LM324
wie erwartet auf ca. 0V herunter. Du kannst das nur nicht sehen, weil
das Multimeter zu diesme Zeitpunkt ja am Eingang und nicht am Ausgang
angeschlossen ist :)

Wenn du den nichtinvertierenden Eingang an "richtige" 0V oder 0,07V
anschließt und nicht einfach offen lässt, wirst du auch am Ausgang den
erwarteten Pegel messen.

PS: Auch ein 10MΩ-Multimeter hätte in diesem Fall den gleichen Effekt
gezeigt.

Autor: yalu (Gast)
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Ach ja, bevor du die nächste Überraschung erlebst: Die Kontakte der
Versorgungsschienen von Steckbrettern sind intern üblicherweise so
untereinander verbunden:
o-o-o-o-o---o-o-o-o-o---o-o-o-o-o---o-o-o-o-o---o-o-o-o-o     o-o-o-o-o---o-o-o-o-o---o-o-o-o-o---o-o-o-o-o---o-o-o-o-o
o-o-o-o-o---o-o-o-o-o---o-o-o-o-o---o-o-o-o-o---o-o-o-o-o     o-o-o-o-o---o-o-o-o-o---o-o-o-o-o---o-o-o-o-o---o-o-o-o-o

Die von dir gesteckten Verbindungen zwischen einigen zusammengehörenden
Fünfergruppen legen den Schluss nahe, dass du sie als nicht verbunden
angenommen hast.

Autor: Stefan (Gast)
Datum:

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yalu, Du beobachtest sehr genau ! - Ich muss jetzt aufhören und teste 
morgen weiter.
Euch allen einen schönen Abend wünscht - Stefan

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