TLV2401 OpAMP Verhalten

Ok, das stimmt, das hatten wir auch schon in Verdacht.

Der Hintergrund ist aber folgender, wir haben unterschiedliches 
Verhalten bei gleichem design aber drei unterschiedlichen Bezugsquellen 
des Opamp.

Auch wenn ich die Schaltung mal völlig außer Acht lasse, nur VCC, GND 
anschließe und dann die Eingänge kurzschliesse sowie am Ausgang messe, 
erhalte ich diese unterschiedliche Verhalten, wobei das Marking des 
Opamp sich nur darin unterscheidet, dass zwei kleine Punkte mehr darauf 
sind, was einer Aussage des Distributor zufolge nur das Fertigungsdatum 
sein soll.

anbei Bilder vom Marking sowie der Schaltungsauszug, Eingänge liegen 
über 3,3Ohm Shunt. Darüber soll der Stromfluss gemessen werden. 
6V<VBAT>8V


Gruß

Sowohl Betrag als auch Vorzeichen der Offset Spannung sind von Bauteil 
zu Bauteil verschieden. Innerhalb eines Wavers sind die Daten der 
Bauteile jedoch ähnlicher als über mehrere Waver.
Deine gut/schlecht Kandidaten stammen aus unterschiedlichen Chargen. 
Damit ist es recht wahrscheinlich, dass das beobachtete Verhalten auf 
das Vorzeichen der Offsetspannung zurückzuführen ist.

Gruß

Tom, willst du uns verulken?? Das ist doch gar keine funktionierende 
Schaltung, die du uns da zeigst!

Hallo,

hier hat niemand etwas von Komparator oder kompletter Schaltung 
geschrieben. Bitte lest die Artikel komplett. Ich habe den fehlenden 
Sense-R erwähnt. Spannungsversorgung ebenfalls.

@Andreas: ja, das könnte zum Verhalten passen. Wir untersuchen grad ob 
das Verhalten sich für alle Modelle aus der jeweiligen Lieferung 
reproduzierbar ist.

@Lukas: Das ist ein interessanter Punkt. Diese Schaltung wurde von 
mehreren für gut befunden und erfüllt auch wie gewollt mit einer Charge 
ihre Funktion. Ist hier eine Rückkopplung erforderlich? es sollen nur 2 
Zustände am Ausgang eingenommen werden in Abhängigkeit vom gemessenen 
Strom.

Grüße

Hallo,

@Lothar

Vielen Dank für deine Antwort.

Dann war das eine Fehlannahme, dass man per Kurzschluss der Eingänge die 
grundsätzliche Funktion eines OP testen kann.

Ok, dann scheint es in dieser Variante der Schaltung wirklich Zufall zu 
sein, dass er seine Funktion so erfüllt.

Die Schaltung eines Differenzverstärkers ist bekannt und wird nun 
aufgebaut und getestet.

Ich werde die Schaltung und das Ergebnis hier posten.

Vielen Dank nochmal.

Grüße

>Ok, dann scheint es in dieser Variante der Schaltung wirklich Zufall zu
>sein, dass er seine Funktion so erfüllt.

Also ihr seid ja Nullcheckis. Wie kann man überhaupt erwarten, daß diese 
Schaltung funktioniert?? Zum Feststellen der Stromrichtung mag sie ja 
vielleicht noch gehen, aber zum Messen von Strömen sicherlich nicht.

Der TLV2401 ist ein "ultra-low supply current" OPamp, der in vielerlei 
Hinsicht nicht wie ein "richtiger" OPamp arbeitet. Wahrscheinlich seid 
ihr einem solchen Effekt aufgesessen. Aber wie konntet ihr nur annehmen, 
daß diese halbfertige Schaltung überhaupt richtig funktioniert??? 
Kopfschüttel...

Hallo,

Wie schon erwähnt, das ist nicht die komplette Schaltung!!

Und es wurde nie behauptet damit einen Strom als Größe genau messen zu 
wollen. Es soll nur registriert werden, ob überhaupt ein Strom fliesst.

Es ging hauptsächlich um das Verhalten des OPAs auch außerhalb dieses 
Schaltungsteils und seines spezifischen Verhaltens.
Das wurde schon von Lothar und auch Andreas erwähnt und auch 
registriert.

Wer hier mehr reininterpretiert als dazu gesagt wurde ist eher ein 
"Nullchecki"

MFG

>Wie schon erwähnt, das ist nicht die komplette Schaltung!!

Und warum zeigst du uns dann nicht die komplette Schaltung, sondern läßt 
uns herumraten??

>Und es wurde nie behauptet damit einen Strom als Größe genau messen zu
>wollen. Es soll nur registriert werden, ob überhaupt ein Strom fliesst.

Und warum sagst du das nicht von Anfang an?

>Wer hier mehr reininterpretiert als dazu gesagt wurde ist eher ein
>"Nullchecki"

Ich habe mich ja bereits selbst als Nullchecki bezeichnet, weil ich 
deine kryptischen Erläuterungen nicht gescheckt habe. Du mußt auch ein 
wenig an die anderen denken, wenn du um Rat fragst...

>In welcher Hinsicht?

Erst mal ist das Teil mit einer UGBW von rund 5kHz und einer "settling 
time" von rund 5msec ultra langsam. Dadurch ist die "open loop gain" bei 
Frequenzen unter 5kHz so gering, daß der OPamp eine vermeindlich 
eingestellte Verstärkung vorgaukeln kann.

Solche ultrasparsamen, extrem langsamen OPamp sind tückisch, weil sie 
eigentlich nur bei DC leidlich gut funktionieren. Ihr Verhalten ist noch 
weit weniger ideal als das eines normalen OPamp und die Dinger arbeiten 
nur mit äußerst geringen Lasten am Ausgang hinreichend genau. Die ganze 
Beschaltung muß darauf ausgelegt und sehr hochohmig ausgeführt sein, 
sonst knickt das Teil ein und das Ausgangssignal kriecht verirrt um den 
korrekten Wert herum.

Lothar Miller schrieb:
>> Der TLV2401 ist ein "ultra-low supply current" OPamp, der in vielerlei
>> Hinsicht nicht wie ein "richtiger" OPamp arbeitet.
> In welcher Hinsicht?

"nullchecki" bezieht sich vermutlich auf den suboptimalen Übergang 
zwischen dem NPN- und dem PNP-Differenzverstärker der ersten Stufe. 
Schau dir einmal die Kurven V_off/V_CM oder I_B/V_CM an. Ich würde sehr 
vorsichtig sein, wenn meine Schaltung durch diesen Bereich fahren 
müsste.

Tom schrieb:
> wollen. Es soll nur registriert werden, ob überhaupt ein Strom fliesst.

Wie du nun lernst, war diese Schaltung für diesen Zweck auch nie 
geeignet. Wie "nullchecki" schrieb, du kannst (für hinreichend große 
Ströme) feststellen, ob ein positiver oder ein negativer Strom fließt - 
das ist auch alles.

Ich erinnere mich an eine Anwendung, bei der ich vor vielen Jahren mal 
solche OPamps von Maxim eingesetzt habe. Um weiter Strom zu sparen 
(Batteriebetrieb!), sollte die Schaltung nur zeitweise angeschaltet 
werden. Die Schaltung hat aber schon das Anschalten der 
Versorgungsspannung nicht verkraftet, sondern fing spontan an zu 
schwingen. Ich hatte nicht bedacht, daß diese OPamps nur eine miserable 
PSRR haben. Erst als ich in die Betriebsspannungszuleitung eines jeden 
OPamp fette RC-Glieder eingefügt habe, lief die Schaltung.

Man muß sich die Datenblätter dieser ultrasparsamen OPamp ganz genau 
anschauen und mit vielen dokumentierten und nicht dokumentierten 
Überraschungen rechnen. Diese Dinger setzt man nur ein, wenn man muß...

Hallo,

ok, erstmal möchte ich mich für den regen Austausch bedanken.

Weiterhin noch für die doch stark beschränkten Angaben entschuldigen.
Ich wollte den Sachverhalt nicht unnötig verkomplizieren.

Um an dieser Stelle nun weiter zu kommen, gebe ich die Randparameter 
nochmals bekannt:

- batteriegespeiste Elektronik (6-8V Betriebsbereich)
- Funktion: Erkennung eines Verbrauchers ab ca. 2mA und Ansteuerung 
eines Aktors(MOSFET), also DC Anwendung, ähnlich der beschriebenen 
Anwednung von "Nullchecki"

- da ständig versorgt, Low Power Typ

- Messung über Serien-R im Verbraucherkreis. (3,3Ohm)


Vielleicht hat jemand ne Idee oder einen Ausweichtypen dazu.

Oder falls doch der Typ TLV2401, gibt es noch weitere Hilfsmaßnahmen (RC 
glieder in VCC), ihn doch für diese Funktion zuverlässig einsetzen zu 
können?

Vielen Dank im Vorraus!

Grüße

6,6mV liegt im Offsetbereich, ja!


Nein der Sense-R liegt direkt hinter der Batterie und vor dem 
Verbraucher, ohne Massebezug...also direkt in Reihe. Er hat 
schaltungstechnisch eine Schutzfunktion (ATEX) und soll für 
Verbrauchererkennung "missbraucht" werden.

Gruß

Hallo,

ja alles wird durch die Batterie/Akku versorgt.
Gruß

Hallo,

wie versprochen teste ich den Differenzverstärker und poste hier das 
Ergebnis.

Der Aufbau ist wie im beigefügten Bild zu erkennen. Das simulierte 
Verhalten ist auch so erwünscht.

Leider entspricht das nicht ganz dem realen Verhalten in Bezug auf das 
Verhalten bei Last = offen. Das heisst der OPAmp-Ausgang liegt knapp 
unter Vcc, obwohl die Last offen ist und kein Strom fliesst und auch 
keine Udiff anliegt. Das liegt dann wohl an dem hohen 
Eingangsspannungsoffset und der doch hohen eingestellten Verstärkung 
Vout = Ve*(Rf/R1).
Oder hat noch jemand eine Idee dazu?

Danke schon einmal.

Grüße

Hallo,

ich nochmal.

wie im Bild im Anhang zu sehen, habe ich jetzt die Last mal sinusförmig 
mit einer Amplitude von 20mA und einem Offset von 20mA simuliert. Das 
Ergebnis sieht so aus, dass Vout nicht unter 2,45V fällt, auch bei Iload 
= 0mA. Auch habe ich den gleichen Aufau mit einem LM358 gemacht und der 
Wert Vout war dort 0,26V.

Nun entsprechen die 2,45V als Vout immer noch nicht dem gemessenen Wert, 
jedoch geht es schon in diese Richtung.
Ok, da ich aber einen OP mit sehr geringer Stromaufnahme brauche, suche 
ich nach möglichen Verbesserungen für diese Schaltung! Wie kann ich eine 
Stromschwellenerkennung realisieren, die mir bei Überschreiten eines 
Stromwertes, ein Ausgangssignal liefert, dass ich weiter als 
Steuersignal verarbeiten kann?
Bin für jeden Hinweis dankbar!

Grüße

>Oder hat noch jemand eine Idee dazu?

Das dürfte mit der nicht idealen Gleichtaktunterdrückung zu tun haben. 
Du solltest eben keinen Highside-Shunt verwenden, bei dem du die ganze 
Versorgungsspannung als Störsignal hast, sondern einen Lowside-Shunt. 
Oder aber einen Spannungsabfall am Shunt erzeugen, der mal deutlich aus 
dem ganzen Offset-Getümmel herausragt und für eindeutige Verhältnisse 
sorgt. Mit deinen 6,6mV am Shunt kommst du in einer solchen Schaltung 
einfach nicht weit. Das ist mindestens eine Größenordnung zu klein.

Hallo,

LowSide Sensing hatte ich auch schon erwogen, jedoch gefällt mir das 
angehobene GND nicht, bzw. der Applikation dahinter.

ok, wenn ich die "Schwelle" der Stromerkennung anhebe auf ca. 20mA, 
liege ich auf jeden Fall außerhalb des Offset Bereichs. Das klappt auch 
gut soweit. Wie kann ich jedoch bei offener Last das beschriebene 
Verhalten vermeiden?

Grüße und Dnake für die Geduld!

Tom

Probiers mal hiermit.

>Wie kann ich jedoch bei offener Last das beschriebene Verhalten vermeiden?

Eventuell mit einer Grundlast. Eine CMRR von 60dB beschert dir immerhin 
bei 8V Versorgungsspannung eine Fehlerspannung von 8mV, die wie eine 
zusätzliche Offsetspannung in Erscheinung tritt (intern zwischen den 
Eingängen)!

Hallo

das mit der Grundlast selber erzeugen wollte ich vermeiden, aber der 
angeschlossene Verbraucher hat eine Grundlast, die dieses Verhalten 
unterdrückt. Ich habe das auch schon zusammen getestet. Funktioniert.

Nachdem ich nun mal die Werte der Widerstände überarbeiten wollte, ist 
mir etwas aufgefallen:

ich erhalte jetzt mit Simu und Aufbau in etwas gleiche Ergebnisse, 
jedoch habe ich bei der Simulation den inv. Eingang des TLV auf 
Lastseite des Sense-R, aber beim Testaufbau auf Quellenseite. Das 
erschliesst sich mir grad nicht. Kann mir das jemand mal helfen? Drehe 
ich das in der Simulation, erhalte ich das gleiche Fehlverhalten wie in 
der Realität, aber wieder mit vertauschten Eingängen des OPV. mmhh

Kommando zurück,

tut mir leid, falscher Alarm. letzten Beitrag ignorieren.

Ich teste das nochmals und werde das Ergebnis mit Bauteilwerten dann 
hier einstellen.

Grüße

>ich erhalte jetzt mit Simu und Aufbau in etwas gleiche Ergebnisse,
>jedoch habe ich bei der Simulation den inv. Eingang des TLV auf
>Lastseite des Sense-R, aber beim Testaufbau auf Quellenseite. Das
>erschliesst sich mir grad nicht. Kann mir das jemand mal helfen?

Auch ich habe in meinem Entwurf diese Anschlüsse vertauscht, wie du 
vielleicht schon gemerkt hast.

Du machst einen Fehler, wenn du diesem OPamp ein ideales Verhalten 
unterstellst. Diese Dinger sind nicht annähernd so ideal, wie das 
Datenblatt es dir glauben machen will. Und oft verhalten sich die zwei 
Eingänge unterschiedlich und zeigen keineswegs die vorgegaukelte 
Symmetrie.

Vergiß die Simulation und versuche vielmehr durch reale Messungen das 
Verhalten des Teils in den Griff zu bekommen. Bis wohin funktioniert 
noch alles normal, und ab wann benimmt er sich merkwürdig. Versuche den 
Ausgang dazu zu bringen, dort, wo etwas passieren soll, nicht gerade in 
der Sättigung kleben zu bleiben. Schau, daß er schon um den Bereich 
herum etwas zu tun bekommt. Deswegen habe ich die Verstärkung mit R3 und 
R4 kleiner gewählt als in deinem Entwurf.

>tut mir leid, falscher Alarm. letzten Beitrag ignorieren.

War aber garnicht so falsch...

Hallo,

ja ich werde deinem Rat folgen und den Aufbau mit mehreren 
Konfigurationen und auf mehreren Boards testen. Auch will ich, aufgrund 
der Erfahrungen die zu Beginn des Threads hier geschildert habe, mehrere 
dieser Typen testen, um nicht bei Wechsel der Charge wieder im Regen zu 
stehen.

Danke "Nullchecki" für deine hilfreichen Kommentare und Anregungen.
Ich werde den Aufbau bis zum Lastschaltglied in meiner endgültigen 
Version hier als Simu ablegen. Weist du, ob man bei Tina sowas wie ne 
Monte Carlo Simu machen kann?

Grüße

>Weist du, ob man bei Tina sowas wie ne Monte Carlo Simu machen kann?

Das weiß ich jetzt nicht. Aber du kannst verschiedene Bauteile ein 
ganzes Band an unterschiedlichen Werten durchlaufen lassen, um auf diese 
Weise den Einfluß von Bauteiletoleranzen zu testen. Für ein 
Doppel-T-Filter habe ich das mal gemacht. Dazu wählst du in "Analysis" 
"Set Control Object", falls dir das weiterhilft.

>falls dir das weiterhilft

Ja das ist schon sowas in der Richtung...Danke!

Hallo,

wie versprochen melde ich mich wieder, wenn ich ein Stück weiter bin.

Ich habe den oben gezeigten Aufbau realisiert und auch parallel dazu in 
LT Spice simuliert. Stimmt auhc ganz gut überein. Was jedoch in LT nicht 
geht, oder ich finde es nicht, ist die Möglichkeit eine Monte Carlo oder 
Toleranz Drift Simulation, so wie in Tina. Hat da jemand einen Tip für 
mich?

Ich habe diesen Aufbau nun 5 Mal aufgebaut und getestet. EMV technisch 
habe ich noch einen 10pF parallel zu beiden Eingängen geschaltet.

Falls jemand noch Anmerkungen oder Verbeserungen hat, gerne.

Aktuell, wie im Diagramm zu sehen, wird der N-Kanal bei ca. 4,2mA 
durchgesteuert.

Gerne würde ich simulieren können, wie sich dieser Punkt bei 
schwankenden(Toleranz) Widerstandswerten verschiebt.


Grüße

>Gerne würde ich simulieren können, wie sich dieser Punkt bei
>schwankenden(Toleranz) Widerstandswerten verschiebt.

Setz doch andere Widerstandswerte in deiner Simulation ein!

Deine MOSFET-Schaltung ist übrigens sehr hochohimg, da können sich 
Leckströme schon ungesund auswirken...

Die Simu mit vielen verschiedenen Werten ist eben sehr aufwändig aber 
wohl die einzige Möglichkeit.

Ja diese Dimensionierung der MOSFET Ansteuerung ist aufgrund der Low 
Power Anforderung entstanden.

EMV? Ich bin noch nicht durch nen Vortest durch damit?
Will gerne Ende der Woche ne neue LP Version fertigen lassen, deshalb 
noch für jeden Hinweis dankbar.

Grüße

Also, ich würde den Aufbau wirklich zweistufig auslegen, so wie weiter 
oben schon gezeigt, damit die Schaltung genügend steil schaltet und die 
MOSFETs entweder ganz aus oder ganz an sind.

Ok ich gebe dir recht, die Sicherheit wäre dann auf jeden Fall höher, in 
keinen undefinierten Zustand zu kommen.
Ich versuche das noch mit aufs Board zu bekommen.
Danke!

Kann ich dich vielleicht auf einen anderen Artikel verweisen? du bist ja 
analog ganz gut unterwegs  ;-)

Überspannungsdetektor mit ISL21440

Grüße

Hallo,

so ich möchte nochmals das Ergebnis meines Eintrags hier 
veröffentlichen. Dank der Hilfe von "Nullchecki" hab ich ne zuverlässig 
arbeitende Lösung gefunden, die jetzt auch schon mehrfach getestet 
wurde. Es steht "lediglich" der EMV Test an. Na mal sehen.

Die Schaltpunkte liegen bei 6V ubatt = 4mA und bei 9V Ubatt = 6mA. Durch 
den Komparator erhalte ich saubere Schaltpunkte und die angeschlossenen 
P-MOS bzw. N-MOS FET schalten sauber durch oder ab.

ich hab nen Originalauszug vom Schaltplan, die Simuschaltung und das 
Chart dazu angehangen.Hoffe es ist alles zu erkennen.

Vielen Dank nochmals an das Forum.

Grüße