Minimumsberechnung mit OPV

[Roland (Gast)]

Hallo,

ich brauche eine einfache Schaltung, die das Minimum mehrerer 
Eingangsspannungen als Ausgangsspannung liefert. Ich hab mir folgende 
Schaltung überlegt und wollte hier mal die Experten fragen, ob das so 
funktionieren könnte.

Viele Grüße, Roland

[MaWin (Gast)]

Geht so nicht, die Schaltung addiert immer noch,
du brauchst 3 Dioden, 3 aktive Einweggleichrichter
(oder open collector OpAmps wie TAA765)

[Roland (Gast)]

Die Schaltung addiert??? Das seh ich jetzt nun garnicht.
Die Eingänge arbeiten ja als Komparator. Ich hatte mir das so gedacht:
Der Ausgangs-OPV zieht Plus der Eingänge soweit hoch bis einer der 
Eingangs-OPVs positiv wird, so dass deren gemittelte Ausgangsspannungen 
(zwei sind ca 0V, eine ist >0V) grade 1/4 von 12V ergeben, und der 
Rückkopplungskreis damit geschlossen ist. Der OPV, der zuerst aufmacht, 
ist der mit der minimalen Eingangsspannung, und Vout müste somit einen 
Ticken größer als diese sein.
Was ich mich frage ist, ob das stabil ist, oder kann sich so ein 
rückgekoppeltes System irgendwie aufschaukeln? Muss man das vielleicht 
noch irgendwie dämpfen (das Ganze soll statisch bis niederfrequent 
eingesetzt werden)?

Roland

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Roland schrieb:
> Ich hatte mir das so gedacht:
> ...

Deine Überlegung ist völlig richtig, wenn man dynamische Aspekte außer
Acht lässt. Die durch die hintereinandergeschalteten Opamps bedingte
riesige Schleifenverstärkung (ein Drittel des Quadrats der Differenz-
verstärkung der Opamps) führt aber dazu, dass die Schaltung gnadenlos
schwingt. Ich habe das mal simuliert (Bild 1) und versucht, durch zu-
sätzliche RC-Kombinationen die Schaltung zu stabilisieren, leider ohne
Erfolg. Das ist schade, denn eigentlich finde ich deine Schaltung sehr
interessant. Vielleicht ist jemand anderes bei der Zähmung der Schaltung
erfolgreicher :)

Normalerweise hätte ich die Schaltung wie in Bild 2 aufgebaut, was eher
in Richtung des Vorschlags von MaWin geht. Jede der beiden Kombinationen
aus Opamp, Widerstand und Diode bildet das Minimum aus zwei Eingangs-
spannungen. Für n Eingangsspannungen werden einfach n-1 dieser Einzel-
schaltungen kaskadiert.

Wie man am Simulationsergebnis sieht, funktioniert die Schaltung ganz
ordentlich, trotzdem ist sie etwas gepfuscht:

- Die Opamps übersteuern zeitweise, was die Schaltung sehr langsam
  macht. 100Hz wie im Beispiel gehen gerade noch, bei 1kHz und erst
  recht bei 10kHz entstehen im Ausgangssignal an den Umschaltpunkten
  hässliche Zacken. Da du aber schreibst

>   das Ganze soll statisch bis niederfrequent eingesetzt werden

  ist das vielleicht kein so großes Problem.

- Im übersteuerten Zustand kann die Eingangsspannungdifferenz an den
  Opamps sehr groß werden (weil dann die Gegenkopplung fehlt), wodurch
  bei vielen Bipolar-Opamps die Eingangsströme deutlich steigen, was
  einen erhöhten Spannungsabfall an den 10kΩ-Widerständen zur Folge hat
  und damit zu Ungenauigkeiten in der Ausgangsspannung führt. Dieses
  Problem kann man aber lösen, indem man CMOS-Opamps wie den TLC272
  einsetzt.

Vielleicht findet auch hier jemand einen Trick, wie man die Schaltung
verbessern kann.

[Roland (Gast)]

Yalu X. schrieb:
> Ich habe das mal simuliert (Bild 1) und versucht, durch zu-
> sätzliche RC-Kombinationen die Schaltung zu stabilisieren, leider ohne
> Erfolg. Das ist schade, denn eigentlich finde ich deine Schaltung sehr
> interessant. Vielleicht ist jemand anderes bei der Zähmung der Schaltung
> erfolgreicher :)

Ich hab mal noch nen RC-Gegenkopplungszweig in den Ausgangs-OPV 
eingebaut, und damit gehts jetzt (zumindest in LTspice). Ob die 
Schwingneigung damit aber jetzt vollständig und unter allen 
Betriebsbedingungen beseitigt ist, kann ich nicht sagen.
Aber die Schaltung mit der Minimum-Kaskade und den Dioden finde ich 
eigentlich eh eleganter, daher wirds wohl die werden.
Den Zacken beim Umschalten sieht man in meiner Schaltung übrigens auch 
(ca 0.01ms lang)

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Roland schrieb:
> Ich hab mal noch nen RC-Gegenkopplungszweig in den Ausgangs-OPV
> eingebaut, und damit gehts jetzt (zumindest in LTspice).

Stimmt, so geht's. Ich habe mal testweise eine der drei Sinusquellen
durch eine Rechteckquelle ersetzt, und konnte kein nennenswertes
Überschwingen feststellen.

> Den Zacken beim Umschalten sieht man in meiner Schaltung übrigens auch
> (ca 0.01ms lang)

Ja, klar. Das wollte ich in meinem letzten Beitrag auch noch schreiben.
Da von den linken drei Opamps immer zwei übersteuern, hat man dort das
gleiche Problem wie in meiner Schaltung.