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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Komparatoren anders als Opamps?


Autor: Peter77 (Gast)
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Hallo!

Ich habe grade mir OpAmps angeschaut und die Komparatorschaltung. Jetzt 
sehe ich auch das es Komparatoren (lm 393) gibt.

Was ist an den anders als beim einfachan OpAmp? Hat jemand verweise  wo 
der Unterschied steht?

Danke :)

peter

Autor: HildeK (Gast)
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Komparatoren sind schneller, die Ausgänge sind häufig als OC ausgeführt, 
so dass das Signal leicht für unterschiedliche Logikpegel angepasst 
werden kann.

Autor: Stephan M. (stephanm)
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Abgesehen von dem Problem mit den Open-Collector-Ausgängen würde ich 
schätzen, dass Komparatoren im Gegensatz zu OpAmps i.A. keinen 
brauchbaren Phasengang haben, um zusammen mit einer Rückkopplung einen 
garantiert stabilen Verstärker zu konstruieren.

Stephan

Autor: TrippleX (Gast)
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Mit einen Operationsverstärker kann man jede menge
Basteln. Vom Multiplizierer Addierer Subthraierer, Filter,Regler
und und und. Ein Komparator ( Vergleicher ) ist auch so eine
Schaltung und genau dafür gibts auch wiederrum Spezielle Bauteile
die das besser können als die OpAmps.
Der Rest wurd eigentlich schon gesagt.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Nein, wurde er garantiert nicht:
- Eingangsspannungsbereich symmetrisch/asymmetrisch typischerweise 
weiter als bei OpAmp.
- Erholzeit nach Übersteuerung kürzer
- kommt bestimmt noch mehr

Autor: Andreas K. (derandi)
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Komparatoren haben u.a. keinen intern frequenzkompensierten Ausgang, für 
maximale Flankensteilheit.

Autor: Peter77 (Gast)
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Danke erstmal, ich habe einfach einen OpAmp genommen, der sollte ja auch 
zum lernen gehen.

Nun ist die eigenschaft eines Schmitttriggers eine Hysterese, warum 
macht das meine simple Schaltung nicht?!

Autor: Wolfgang M. (womai)
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Lies Dir mal den folgenden sehr aktuellen Artikel durch, da steht so 
ziemlich alles Wissenswerte fuer Deine Frage drinnen:

http://www.edn.com/article/CA6699732.html

Wolfgang

Autor: HildeK (Gast)
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Du musst auch eine Komparatorschaltung aufbauen, keinen Verstärker!

- an einen Eingang die Referenz für die Schwelle
- eine Mitkopplung für die Hysterese (vom Ausgang zum +Eingang)

Lass einfach mal die Gegenkopplung R1 (??, schlecht zu lesen) weg und 
lege dafür einen zwischen +E und VCC.

Autor: Peter77 (Gast)
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Hallo, danke.

Habe ich nicht schon einen Spannungsteiler R4 und R3 ?

lasse ich die gegenkopplung weg verreckt mein sim prog^^

Autor: HildeK (Gast)
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>Habe ich nicht schon einen Spannungsteiler R4 und R3 ?

Ja, aber letztlich liegt deine Schwelle bei 0V (+/- Hysterese mit R3) 
und das ist gleichzeitig die negative Versorgung des OPA. So geht es 
nicht sauber.

>lasse ich die gegenkopplung weg verreckt mein sim prog^^
Hä? Nimm was brauchbares: LTSPICE :-)
Siehe Anhang - das simuliert bei mir richtig.

Dein Generator sollte aber auch Signale innerhalb des 
Versorgungsspannungsbereichs des OPA abgeben. Er müsste z.B. mit 6V 
Offset definiert sein.

Autor: Peter77 (Gast)
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jau danke hat mir sehr geholfen!

Jeze hab ich nur noch das problem dass er nicht mit der hysterese nach 
unten klappt!

Liegst an der Schaltung irgendwie?!

Autor: yalu (Gast)
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Peter77 schrieb:
> Jeze hab ich nur noch das problem dass er nicht mit der hysterese nach
> unten klappt!

Ich habe zwar diesen Satz nicht ganz verstanden, sehe aber aus deinem
Screenshot, dass das Ergebnis wohl nicht ganz deinen Erwartungen
entspricht ;-)

> Liegst an der Schaltung irgendwie?!

Es liegt daran, dass du dir den obigen Beitrag von HildeK nicht zu
Herzen genommen hast :)

Er schrieb:

> Ja, aber letztlich liegt deine Schwelle bei 0V (+/- Hysterese mit R3)
> und das ist gleichzeitig die negative Versorgung des OPA. So geht es
> nicht sauber.

Das ist jetzt immer noch der Fall, da R1 so riesig ist, dass du ihn
genauso gut weglassen könntest. In der Schaltung von HildeK besteht der
Spannungsteiler am nichtinvertierenden Eingang des OPV aus zwei gleichen
Widerständen, so dass die Schaltschwelle bei etwa 6V liegt.

Er schrieb weiterhin:

> Dein Generator sollte aber auch Signale innerhalb des
> Versorgungsspannungsbereichs des OPA abgeben. Er müsste z.B. mit 6V
> Offset definiert sein.

Das Generatorsignal geht nach wie vor deutlich in den negativen Bereich,
was der LM324 gar nicht mag und mit einer so genannten Phasenumkehr
quittiert: Immer, wenn das Eingangssignal ca. -0,5V unterschreitet,
kippt das Ausgangssignal um, wie im Osziplot deutlich zu erkennen ist.

Ein realer LM324 wäre jetzt wahrscheinlich auf Grund der negativen
Eingangsspannung kaputt, simulierte Bauteile sind da zum Glück
wesentlich strapazierfähiger ;-)

Ersetze R1 durch 10kΩ und stelle den Funktionsgenerator so ein, dass er
nicht ±1V, sondern 6V±1V liefert, dann wird die Sache wie erwartet
funktionieren.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Moment.... Ein komparator hat standardmaessig den 
Versorgungsspannungsbereich als zulaessigen Differenzspannungsbereich, 
was fuer einen OpAmp nicht zutreffen muss. Da ein OpAmp in der Regel mit 
Gegenkopplung betrieben wird, sind die beiden Eingaenge auf derselben 
Spannung, dh meist genuegt eine Diodenspannung als zulaessige 
differenzspannung. Dh der Eingangsstrom eines OpAmp kann bei groesserer 
Differenspannung rabiat zunehmen. Das steht aber alles im Datenblatt.

Autor: Peter77 (Gast)
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> Ja, aber letztlich liegt deine Schwelle bei 0V (+/- Hysterese mit R3)
> und das ist gleichzeitig die negative Versorgung des OPA. So geht es
> nicht sauber.

Das ist jetzt immer noch der Fall, da R1 so riesig ist, dass du ihn
genauso gut weglassen könntest. In der Schaltung von HildeK besteht der
Spannungsteiler am nichtinvertierenden Eingang des OPV aus zwei gleichen
Widerständen, so dass die Schaltschwelle bei etwa 6V liegt.



..also kann der OpAmp nicht unter Ua 0V gehen? Weil versorge ich ihn mit 
+8V und -8V  (2 Spannungsquellen) springt er mit der Hysterese nach 
unten um - so wie er soll. Jedoch nicht bei +8V und Masse = 0V (eine 
Spannungsquelle).

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Peter77,

schreib doch einfach mal, was deine Schaltung überhaupt machen soll!

Kai Klaas

Autor: Peter77 (Gast)
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oO

Symetrisch, hysterisch nach oben und unten um 10v klappen bei UeL 0,15v 
UeH 0,2v!

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Also, Ausgang "high", wenn Ue < 0,15V oder Ue > 0,2V ist? Sonst Ausgang 
"low"?

Da würde ich erst mal das Signal kräftig verstärken und dann auf einen 
Fensterkomparator geben.

Wie schnell muß die Schaltung sein? Was genau folgt auf deine Schaltung?

Kai Klaas

Autor: Peter77 (Gast)
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Die Schaltung soll sofort schalten wenn die Ud erreicht ist. Ohne 
Verzögerung und so simpel wie möglich.

Autor: Michael (Gast)
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Am Besten gibst du einen Signalverlauf vor, dann empfehlen wir dir hier 
die ein und andere Schaltung gewiss.

Autor: Peter77 (Gast)
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hö? du verstehst mein problem nicht ;)

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Leider verstehe ich deine Beschreibung auch nicht vollständig. Die 
wichtigste Frage ist einfach ob der Signalgenerator, OpAmp sowie 
nachfolgende Stufe alle an der gleichen Masse hängen. Damit 
zusammenhängend, ob das Eingangssignal Wechselspannung ist.
Wen die Masse durchgehend ist, dann mußt du bei den kleinen Spannungen 
die du angibst einen echten Komparator nehmen, da diese Eingangssignale 
nahe Null vertragen. Mit einem stinknormalen OpAmp wird das nichts. Die 
wollen 1 bis 2 V Differenz zu ihren Versorgungsanschlüssen sehen! 
Vereinfacht gesagt: Sowohl an den Eingängen, als auch am Ausgang!

Was ist Ud?

Dann kommst du zur Auslegung der Widerstände. Hier stehen die Formeln:
http://de.wikipedia.org/wiki/Schmitt-Trigger

Außerdem mußt du beachten wie die Last aussieht. Viele Komparatoren 
haben einen Ausgang, der nur gegen Masse zieht. Wenn, dann brauchst du 
einen Widerstand nach Plus.

Autor: yalu (Gast)
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@Peter77:

Auch ich habe das meiste, was du schriebst, nicht verstanden.

Bis auf dieses (vielleicht):

> ..also kann der OpAmp nicht unter Ua 0V gehen? Weil versorge ich ihn mit
> +8V und -8V  (2 Spannungsquellen) springt er mit der Hysterese nach
> unten um - so wie er soll. Jedoch nicht bei +8V und Masse = 0V (eine
> Spannungsquelle).

Die Ausgangsspannung eines OpAmps kann die positive Versorgungsspannung
nicht über- und die negative Versorgungsspannung nicht unterschreiten.

Ist deine negative Versorgungsspannung (Pin 4 des LM324) also 0V, ist
die niedrigste mögliche Ausgangsspannung ebenfalls 0V. Ist die negative
Versorgungsspannung -8V, reicht der Ausgang bis -8V herunter.

Die obere Ausgangsspannunggrenze liegt beim LM324 bei der positiven Ver-
sorgungsspannung (Pin 11) abzüglich etwa 2V. Ist die positive Versor-
gungsspannung also +8V, reicht der Ausgang bis etwa +6V.

Bei den Eingangsspannunge verhält es sich (zumindest beim LM324) ähn-
lich: Sie muss mindestens gleich der negativen Versorgungsspannung und
darf maximal gleich der positiven Versorgungsspannung minus 2V sein.

> Symetrisch, hysterisch nach oben und unten um 10v klappen bei UeL
> 0,15v UeH 0,2v!

Heißt das, die Ausgangsspannung soll, abhängig vom Eingangssignal, zwi-
schen +10V und -10V springen? Wenn ja, dann muss die Versorgungsspannung
mindestens +12V und -10V betragen. Am besten nimmst du gleich ±12V.

Autor: Peter77 (Gast)
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Jau du hast meine Frage erkannt^^ Danke für deine Mühe.

Frage ist jetzt wie erzeuge ich denn eine Spannung die negativer als 0V 
ist?! oO Habe ja nur eine Batterie zur verfügung... Raff ich irgendwie 
nicht das zu realisieren...

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Die Frage geht noch weiter: Was willst du  mit -10V am Ausgang, wenn du 
die nirgend weiterverarbeiten kannst? Denn die nächste Stufe bräuchte 
normalerweise wiederum -12V...

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Ich habe mich bereits ausgeklinkt, da Peter77 offenbar selbst nicht 
genau weiß, was er will und auf konkrete Fragen nur sporadisch, wenn 
überhaupt, antwortet.

Kai Klaas

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Naja, man muß mit den Anfängern Geduld haben. Wir hatten uns doch damals 
auch blöde angestellt.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Naja, man muß mit den Anfängern Geduld haben.

So wie bei Roberto?

Kai

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Halt. Sei nicht so nachtragend. Hinterher melde ich mich nicht mehr ;-)

Autor: faustian (Gast)
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"Frage ist jetzt wie erzeuge ich denn eine Spannung die negativer als 0V
ist?! oO Habe ja nur eine Batterie zur verfügung... Raff ich irgendwie
nicht das zu realisieren..."

Du nimmst zwei Batterien in Serie und erklaerst den Knotenpunkt zwischen 
beiden zur Masse.

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