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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ausgangsspannung OPV bei Stromaufnahme


Autor: Robert K. (molch) Benutzerseite
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Hallo Forengemeinde,

mich beschäftigt folgendes Problem (Schaltung siehe Anhang):

Das Datenblatt des LM258 von STM auf welches ich mich beziehe:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/15...

Wie im Schaltplan zu erkennen ist soll der OPV den Strom aufnehmen. Dazu 
steht auf Seite 5 des obigen Datenblattes (DB):

Isink
Output Sink Current (Vid = -1V)
VCC = +15V, Vo = +2V    typisch: 20mA
VCC = +15V, Vo = +0.2V    typisch: 50µA

Die ersten Frage dazu:
- Was bedeutet Vid, also welche Spannung ist das und was gibt die an?
- Ist Vo die Ausgangsspannung des OPV bei welcher er den angegebenen 
Strom aufnehmen kann?


Mein Problem zu der angehängten Schaltung:
Der Ausgang des OPV geht bei nicht wie von mir angenommen auf 0V runter 
sondern auf 0,9V. Leider bin ich mir jetz nicht sicher welcher Strom in 
diesem Zustand durch R4 fliesst, werde ich heut abend nochmal messen.

Vllt. könnt ihr mir mit den Angaben dennoch erstmal die Frage 
beantworten ob die 0,9V am Ausgang denkbar/normal sind oder dies ein 
Fehler in der Beschaltung/defekt des OPV ist?
(Laut DB S.5 kann der Ausgang auf 0V und bei einer ähnlichen Schaltung 
mit offenem Ausgang habe ich ihn auch bei 0V)

Das Schaltbild des OPV ist auf S. 4 des obigen DB zu sehen. Der 
PNP-Transistor, welcher mir die Spannung am Ausgang runterzieht, wäre ja 
für die noch vorhanden 0,9V verantwortlich. Daher die Frage warum dieser 
im Fall der Stromaufnahme nicht vollkommen durchschaltet? Mein Ansatz 
dahingehend wäre das Ausgangskennlinienfeld bei dem ja mit steigendem 
Kollektorstrom sich auch die Spannung Uce erhöht.

Vielen Dank schonmal, freue mich auf eine anregende Diskussion.

PS: Ob der Impendanzwandler in der Schaltung wirklich noch sinnvoll ist 
soll hier nicht diskutiert werden. Ich habe ihn mit eingebaut da sowieso 
2 OPV in dem DIP 8 Gehäuse stecken und ich nicht denke das er der Grund 
für die obige "Fehl"funktion ist.

MfG
Robert

Autor: Robert K. (molch) Benutzerseite
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Wichtige Ergänzung: von PAD1..PAD4 gehen jeweils 2 LEDs (gemeinsame 
Flussspannung ca. 5V) gegen Masse

Autor: schnudl (Gast)
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Es fliessen, wenn der OP Ausgang auf Masse liegt, max Vcc/1kOhm, also 
1mA/Vcc.

Mir ist nicht klar, was es für einen Unterschied macht, ob der OP 
Ausgang 0V oder 0,9V liefert, da in beiden Fällen der Transistor 
schalten sollte, wenn es richtig dimensioniert ist.

Warum verwendest du eine so seltsame Schaltung für die Schalter?
Naja - mir kommt es jedenfalls eigenartig vor, es so zu machen.

Was braucht die einzelne Last denn für einen Strom?

Grüße

Autor: Robert K. (molch) Benutzerseite
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Hi,

@schnudl

>Es fliessen, wenn der OP Ausgang auf Masse liegt, max Vcc/1kOhm, also
>1mA/Vcc.

Das ist so nicht ganz richtig: (Vcc-1,6V)/1kOhm

der OPV arbeitet als Schmitt-Trigger für einen Dämmerungsschalter. Wenn 
der Ausgang auf low geht sollen die 4 PNPs durchschalten. Die 
Leuchtdiode LD9 ist rot, Flussspannung etwa 1,6V und dient als 
Pegelverschiebungsdiode für die PNPs. Diese ganze Anordnung stellt mit 
den Widerständen R5..R8 vier Konstantstromquellen dar, Ikonstant = 
(1,6V-0,6V)/R5 = 21mA für die 2 im Schaltplan nicht enthaltenen LEDs.
Für diesen Zweck ist es nicht so entscheidend ob de Ausgang des OPV auf 
0 oder 0,9V solange der Basisstrom für die BC557 ausreicht.

Für die Berechnung der Hysterese ist er in geringen Umfang entscheidend, 
aber auch vernachlässigbar.
Mich interessiert aber generell warum dort diese Spannung 0,9V beträgt 
und nicht wie beim offenen/unbelasteten Ausgang 0V und ob dies direkt 
mit der Stromaufnahme zu tun hat.
Man will ja nicht nur das es funktioniert sondern auch wissen warum 
etwas wie funktioniert :)


Grüße
Robert

Autor: jack (Gast)
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>Mich interessiert aber generell warum dort diese Spannung 0,9V beträgt
>und nicht wie beim offenen/unbelasteten Ausgang 0V und ob dies direkt
>mit der Stromaufnahme zu tun hat.

Schau Dir mal Fig.7 (Output Characteristics) an, da wird deine Frage 
beantwortet.

Autor: schnudl (Gast)
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Der Ausgangstransistor des OPs muss in deinem Fall etwa um die 10mA 
aufnehmen.
Damit er trotzdem noch gut gegen GND durchschaltet, müsste sein 
Basisstrom entsprechend gross sein. Das ist aber nicht der Fall, daher 
ist die nach unten erreichbare Spannung vom Strom anhängig, wie es auch 
aus dem DB hervorgeht.

Deine Schaltung hat die kleine Schwäche, dass er LED Strom der übrigen 
Zweige zurückgehen wird, wenn eine LED in einem Zweig ausfällt.

Autor: Robert K. (molch) Benutzerseite
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@schnudl

>Deine Schaltung hat die kleine Schwäche, dass er LED Strom der übrigen
>Zweige zurückgehen wird, wenn eine LED in einem Zweig ausfällt.

Bitte mal darauf genauer eingehen warum, is mir so leider nich ganz 
klar.
Bzw. wenn die LED so ausfällt das sie sperrt, dann is das richtig, dann 
fällt das Potential an den Emitterwiderständen ab. Is also der selbe 
Fall wenn man so eine Konstantstromquelle mit offnen Kollektor betreibe 
würde.
Aber das is verkraftbar, die LEDs kann ich leicht auslöten/ersetzen.

@jack

>Schau Dir mal Fig.7 (Output Characteristics) an, da wird deine Frage
>beantwortet.

hmm, irgendwas übersieht man ja immer. Hab extra jedes Bildchen da drin 
nochmal angeschaut vor dem Post und muss mir trotzdem durch die Lappen 
gegangen sein, murphy halt...
das Bild sagt ja eigentlich mehr als 1000 Worte, in dem Sinne...

...(alles) klar und vielen Dank an alle.

Gruß Robert

Autor: schnudl (Gast)
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>Aber das is verkraftbar, die LEDs kann ich leicht auslöten/ersetzen.
Ist nur so, dass dann die anderen vermutlich zuwenig Strom bekommen, da 
der Transistor des gestörten Zweigs sein eigenes und das Basispotenzial 
der anderen auf einen zu kleinen Wert ziehen wird (fehlende 
Stromgegenkopplung; daher eingangsseitig nur BE Diode + 47 Ohm 
sichtbar).

Autor: Robert K. (molch) Benutzerseite
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Danke schnudl, genauso war auch meine Überlegung, dachte aber erst du 
meintest noch ein anderes Problem.

Dann am Rande mal die Frage gestellt: ist der Spannungsanstieg am 
Ausgang durch "Stromaufnahme" ein generelles Problem bei OPVs oder gibts 
auch welche mit FET Ausgang wo dies dann nicht eintritt? Wie gesagt nur 
am Rande, Aufschluss geben sicherlich die Datenblätter und etliche 
andere Quellen.
Was mich interessieren würde ob es einen OPV mit der gleichen 
Pinbelegung gibt (DIP 8) bei dem dies nicht der Fall ist.
-> keiner brauch für mich suchen, nur wenn jemand sowas aus dem FF weiß 
darf er es gern mitteilen :)
Notfalls könnte man das Problem ja auch mit nem zusätzlichen 
Treibertransistor klären - aber ist wie gesagt momentan nicht so 
problematisch.

Gruß Robert

Autor: schnudl (Gast)
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Es gibt Rail-To-Rail Operationsverstärker, wo dies besser ist wäre
zB. der AD8675
http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/AD8675.pdf

Du wirst aber niemals einen OP bis ganz an die negative 
Versorgungsspannung -Vs aussteuern können, da ja immer irgend etwas 
zwischen Ausgang und -Vs sein muss.

(Korrigiert mich, wenn dies nicht so sein sollte...)

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