Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik guter OP für Analogcomputer


von Markus Wa. (Gast)


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Hallo,

ich hab mir allerdings bisher nur auf Basis einer Simulation und mit 
OPVs einen Analogcomputer, der die 4 Grundrechenarten beherscht, 
gebastelt.
Ein Integrierer und Differenzierer sollen folgen.

Da es doch etliche Operationsverstärker sind (dem Dividierer und 
Vierquadranten Multiplizierer geschuldet), sollten diese möglichst 
billig, aber auch relativ genau sein, also das übliche Drama :)

Bisher hab ich nur einfache OP-Schaltungen aufgebaut, daher hab ich kein 
Verhältnis dazu, wie schnell die OPs bei einem Analogcomputer sein 
sollten.

Das ganze ist nur ein Experiment für mich, dennoch will ich das Geld 
nicht sinnlos für zu schlechte OPVs ausgeben.

Beim Durchstöbern des Internets (auf den Fotos der Platinen wo man die 
Bauteile lesen konnte), ist mir aufgefallen, dass doch teurere verbaut 
werden.

In dem Beispiel war das ein OPA355, Stückpreis 2€

Ich hab an einen TL072 oder ähnliches gedacht, Eingangsspannungsoffset 
ist da aber schon mal bei 3mV ..., ich freu mich auf eure Meinungen.

Viele Grüße

Markus

von Nepp (Gast)


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In die Tonne. Ein MCP606 oder MCP616 ist da einiges besser. Den FetOpAmp 
fuer den Intregrator.

von MaWin (Gast)


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> daher hab ich kein Verhältnis dazu, wie schnell die OPs bei
> einem Analogcomputer sein sollten.

Woher sollen wir wissen, wozu dein Analogcomputer gut sein soll ?

Wenn es ein Feuerleitrechner wird, wie viele kommerzielle zuvor,
dann muss er halt mitfliegen können.

Wenn man nur an Potis dreht und die Ausgangsspannung bewundert,
reichen langsame zero drift OpAmps.

> Ich hab an einen TL072

Ohne Anforderungen an Genauigkeit und Shcnelligkeit kann es auch ein 
LM324 sein, aber der TL072 ist ähnlich schlecht (und leidet unter phase 
reversal).

von Gregor B. (Gast)


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Markus Wa. schrieb:
> In dem Beispiel war das ein OPA355, Stückpreis 2€

Markus Wa. schrieb:
> Ich hab an einen TL072 oder ähnliches gedacht, Eingangsspannungsoffset
> ist da aber schon mal bei 3mV ..., ich freu mich auf eure Meinungen.

Der OPA355 ist schnell, der Offset ist genau so schlecht wie beim TL072, 
also wird ein Abgleich fällig.

von Markus Wa. (Gast)


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Es soll nur ein einfacher kleiner "Analogrechner" für mich werden, der 
im Zimmer steht. Wie schnell er rechnet ist mir egal, ich will nur 
erreichen, dass die Tolleranzen durch die Widerstände nicht noch um 5% 
vergrößert wird :)

von 10340056 (Gast)


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Schau dir den OP07 an. Billig, geringe Offsetspannung und funktioniert 
mit +/-15V Versorgung (was viele moderne nicht können). Und als JFET Typ 
vielleicht den LF411A.

von Ulrich (Gast)


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Viel hängt von der Versorgungsspannung ab. Für klassische +-15 V ginge 
der OP07 wenn es nicht auf einen kleinen Eingangsstrom, sonst ggf. FET 
Typen wie LF412 oder den TL072. Die Frage ist ggf. ob man einen 
Nullabgleich braucht und dann ggf. 1.fach Typen nehmen muss.

Wenn es genauer sein soll ggf. auch hopperstabilisierte Typen - die Wahl 
hängt da aber von der Versorgungsspannung ab, und so günstig sind die 
nicht. Die Frage mit dem Genau ist vor allem der Offset - das hat eher 
wenig mit der Genauigkeit der Widerstände zu tun.

von Messknecht (Gast)


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Bei der Wahl des OP würde ich einen Output-Swing von +/- 10V nehmen. Das 
ist ein Spannungsbereich den man gut normieren und händeln kann.

Die Kondensatoren im Integrator und Differentioator müssen 
Folienkondensatoren, keine Keramiks, sein

von nilp (Gast)


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nee. als arbeitsbereich wuerde ich 0 .. 5V waehlen, die kann man auch 
einfach digitalisieren

von Messknecht (Gast)


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nilp schrieb:
> die kann man auch einfach digitalisieren

Das ist natürlich für einen Analogcomputer sehr wichtig ;-)

von Michael A. (micha54)


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Hallo,

also 0..5V ist tatsächlich nicht möglich.
Da es positive und negative Zahlen gibt müßte man dann auf 2.5V mit 
einem Offset normieren und 2.5V als stabile Referenzspannung überall zur 
Verfügung stellen.
Ein Koeffizientenpoti läge dann zwischen Eingang und 2.5V, damit der 
Teilerfaktor korrekt wirken kann.

Das wären dann aber wieder bei anderer Betrachtung +/-2.5V

+/-10V ist gut, Versorgung mit +/-15V, der AD633 passt als Multiplikator 
gut dazu, der ist gleich fertig normiert auf 10V -> 1, d.h. bei X*Y=Z 
ergeben 10V * 10V = 10V

Das Problem mit den ADCs sehe ich aber auch, ich suche noch nach einer 
cleveren Schaltung, die das Problem löst, also z.B. Betragsschaltung mit 
OP und Vorzeichen mit Komparator, d.h. Doppel-Opamp vorm AVR

Gruß,
Michael

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Michael Appelt schrieb:
> Das Problem mit den ADCs sehe ich aber auch, ich suche noch nach einer
> cleveren Schaltung, die das Problem löst, also z.B. Betragsschaltung mit
> OP und Vorzeichen mit Komparator, d.h. Doppel-Opamp vorm AVR

Mach's nicht so kompliziert, für die Umwandlung von ±10V nach 0..5V
brauchst du gerade einmal drei Widerstände:

  http://www.mikrocontroller.net/articles/Spannungsteiler#Spannungsteiler_mit_Offset.2C_passiv

von Michael A. (micha54)


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Hallo,

naja, die Eingangskennlinie ist damit aber weder hochohmig, linear und 
symmetrisch bezüglich Masse.

Wegen der Überspannungsthematik würde ich immer sowieso zumindest einen 
Spannungsfolger vorschalten, denn Analogrechner bedeutet, daß die Quelle 
mit einem Pathckabel verbunden wird ... und peng!

Nachtrag: die Referenzspannung des AVR müßte ebenfalls über eine solchen 
Spannungsteiler versorgt werden, damit der Offset und der virtuelle 
0-Punkt nicht auseinander driften. Z.B. virtuleller 0-Punkt = UREF/2.

Gruß,
Michael

: Bearbeitet durch User
von Ulrich (Gast)


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So abwegig ist es nicht auf eine kleinere Spannung zu gehen: für 
kleinere Spannungen (etwa 5 V oder +- 5 V) kriegt man besser 
Chopperstablisierte OPs. Der AD633 als passender Multiplizierer ist aber 
auch ein starkes Argument für die +-15 V.

Bei den AD und D/A Wandlern gibt es auch Typen, die negative Spannungen 
vertragen. Auch sonst könnte man den Digitalen Teil einfach um einen 
festen Wert verschieben, also etwa mit +-2,5 V Versorgen statt mit 5 V.

von 10340056 (Gast)


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Machen chopperstabilisierte OPs überhaupt Sinn?
Die sind recht teuer. Thermospannungen reduzieren die guten Offsetwerte 
eh. Die Widerstände sind nicht genau und nichtlinear.

von Michael A. (micha54)


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Hallo,

also die Chopperstabilisierung soll ja wohl die Drift reduzieren. Nun 
gibt es aber heute driftarme Opamps, die zur Zeit der Analogrechner 
nicht denkbar waren. Daher werde ich es erstmal mit diesen versuchen.

Aber ich bin nicht der TO...

Gruß,
Michael

von Ulrich (Gast)


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Es hängt etwas davon ab, was man rechnen will. Für die Kombination 
kleiner Bias und wenig Drift machen Chopperverstärker schon noch Sinn. 
Das wäre z.B. der Fall wenn man sehr langsame Integratoren mit 
Zeitkonstanten im Minutenbereich drin hat. Da hat man Drift durch Bias 
und den Offset. Mit der Genauigkeit von Widerständen ist das kaum 
Vergleichbar.

Bei vielen mehr normalen Fällen braucht man die nicht. Da reich ein OP 
wie OP07 oder je nach Funktion auch LF356 (oder ähnlich) ggf. auch mit 
einem Abgleich des Nullpunktes.

Immerhin muss man den Chopper OP dann eher mit einem OP plus einen 
(Spindel-)Trimmer für den Abgleich vergleichen. Das Problem ist da eher 
das es wenige Chopper OPs für +-15 V gibt.

von Analog-Bastler (Gast)


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Markus Wa. schrieb:

>In dem Beispiel war das ein OPA355, Stückpreis 2€

Wenn schon kein 0815 Opamp dann der OPA627.
Nicht billig aber preiswert relativ zu seiner Leistungsfähigkeit.

von Carsten (Gast)


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Analog-Bastler schrieb:
> Wenn schon kein 0815 Opamp dann der OPA627.
> Nicht billig aber preiswert relativ zu seiner Leistungsfähigkeit.

Oje ein audiophiler OPV ... 22€ für so ein Teil

von Michael A. (micha54)


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Hallo,

habe mal gerade nach den Driftdaten gesucht, der OPA627 hat 1,2uV, was 
gar nicht so schlecht ist, weil chopper-stabilisierte auch nur knapp 
unter 1uV kommen.

Amdere OPs liegen höher bei 100uV, LF411 bei 10uV.

Der OP177 ist mir aufgefallen, der soll nut 0,3 uV/K haben.
Rund 1€ bei Reichelt, lese ich da was falsch ?

Gruß,
Michael

von 10340056 (Gast)


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Der OP177 hat eine bipolare Eingangsstufe. Also nicht geeignet für den 
Integrator. Und bei 0.3uV/K wirst du erhebliche Probleme mit 
Thermospannungen bekommen. Wie willst du das lösen?

von Ulrich (Gast)


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Der OP177 ist auch schon ein möglicher Kandidat und von den Daten auch 
besser als der OP07 (ist ja auch als besserer Ersatz dafür gedacht). Wie 
weit die Drift unter etwa 1µV/K liegt, macht keinen großen Unterschied 
mehr - in der Größenordnung kriegt man auch schnell Fehler durch 
Thermospannungen rein, auch wenn man das nicht so einfach vergleichen 
kann, weil es bei den Thermospannungen auf Temperaturunterschiede und 
nicht Abweichungen von der mittleren Temperatur ankommt.

Der OP177 ist mit gut 1 nA Bias Strom auch schon für nicht so langsame 
Integratoren geeignet. Bei einem 1 µF Kondensator hätte man da halt eine 
Drift in der Größenordnung von ein paar mV/s, was ggf. noch akzeptabel 
ist.

Vergleichen muss man einen Chopper OP auch eher mit einem FET OP wie dem 
LF411.

Auf super schnelle OPs wie den OPA627 sollte man eher verzichten, da 
steigt die Gefahr von Schwingungen und bei den höheren Frequenzen 
verfälschen parasitäre ohnehin das Ergebnis.

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