Problem mit einfacher OPV-Schaltung

[Rudolph (Gast)]

Hi,

ich habe hier ein Problem mit einer OPV Schaltung.

Das ist nur ein lausiger nicht-invertierender Verstärker wie im Bild 
dargestellt, zweimal aufgebaut auf Lochraster.

Die Eingangs-Spannung kommt im Moment aus einem Netzteil, am Ausgang 
hängt nur ein Multimeter.
Nur Gleichspannung.

Erstmal habe ich die beiden Verstärker abgeglichen, 3,3V gebe ich rein, 
10V kommen raus, soweit so gut, komplett nach Plan.

Ach ja, ich versorge den Aufbau mit 12V.

Alles gut soweit, das läuft stabil, schwingt nicht, auf dem Scope sieht 
man einige mV Schmutz, nichts ungewöhnliches.

Wenn ich jetzt aber mit der Eingangs-Spannung runter gehe, dann sehe ich 
zuerst, dass meine Verstärkung nicht mehr passt.

3,3V -> 10V -> 3,03x
3,0V -> 9,08V -> 3,02x
2,5V -> 7,49V -> 2,99x
2,0V -> 5,70V -> 2,85x
1,5V -> 3,71V -> 2,47x

Okay, das ist schon mal blöd, woher kommt sowas?

Aber das schlimmste ist, unter 0,8V Eingang geht meine Ausgangs-Spannung 
wieder hoch, mit 0,7V am Eingang habe ich dann 11,2V am Ausgang.

Okay, der OPV ist kein Rail-to-Rail Typ.

Erwartet hätte ich aber, dass die Verstärkung sich nicht mit der 
Eingangs-Spannung ändert und das die Spannung am Ausgang nicht kleiner 
werden kann als vielleicht 0,8V.

Beide Verstärker zeigen dabei identisches Verhalten.

Die TL071 passen nicht zu dieser einfachen Aufgabe?

[mampf (Gast)]

Rudolph schrieb:
> Okay, der OPV ist kein Rail-to-Rail Typ.

Das würde ich als erstes Ändern ...

> Erwartet hätte ich aber, dass die Verstärkung sich nicht mit der
> Eingangs-Spannung ändert und das die Spannung am Ausgang nicht kleiner
> werden kann als vielleicht 0,8V.

Nana, bei vielen OPs ists so, dass die auf unter 1,5V zB schon garnicht 
kommen.

Das hat sicherlich damit zu tun, dass es kein R2R ist und du ihn 
asymetrisch betrieben hast.

[mampf (Gast)]

Ähja und schau mal ins Datenblatt ... Vin-min ist auch nicht einfach 0V, 
wenn der OP keine negative Versorgung hat

[mampf (Gast)]

aus dem datenblatt: zB betrieben bei +/-15V (wäre so, als würdest du ihn 
mit 0V und 30V betreiben) ist der Output-Swing typ bei +/-12V (also oben 
und unten 3V abziehen) und input -12V bis 15V (also alles kleiner 2V 
macht Probleme)

[Ingo L. (corrtexx)]

Rudolph schrieb:
> Aber das schlimmste ist, unter 0,8V Eingang geht meine Ausgangs-Spannung
> wieder hoch, mit 0,7V am Eingang habe ich dann 11,2V am Ausgang.
Das ist ein normales Verhalten, da du dann außerhalb der 
Input-Common-Mode-Voltage-Range liegst.

Rudolph schrieb:
> Okay, das ist schon mal blöd, woher kommt sowas?
Du näherst dich halt immer weiter der Input-Common-Mode-Voltage-Range 
Grenze und da ist halt kein "normaler" Betrieb mehr möglich.

Nimm einen OPV mit R2R Inputs und auch Outputs

[Rudolph (Gast)]

Hmm, okay, das hat man davon, wenn man den OPV nicht selber aussucht. 
:-)

Nach dem Datenblatt hatte ich eigentlich schon den Eindruck, dass der 
auch mit einfacher Versorgung funktioniert.

Dann versuche ich mal, da einen LM8261 reinzufummeln.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Rudolph schrieb:
> Aber das schlimmste ist, unter 0,8V Eingang geht meine Ausgangs-Spannung
> wieder hoch, mit 0,7V am Eingang habe ich dann 11,2V am Ausgang.

Dieses Phänomen, daß sich das Vorzeichen der Verstärkung bei Eingangs- 
spannungen außerhalb des Eingangsspannungsbereichs praktisch umkehrt, 
hat sogar einen eigenen Namen bekommen: phase reversal.

Und es ist ausgesprochen unpopulär (um nicht zu sagen gefürchtet) unter 
Hardwareentwicklern. Denn in diesem Zustand wandelt sich die Gegen- 
kopplung effektiv in eine Mitkopplung und der OPV kann hängen bleiben. 
Dazu reicht dann schon ein kurzer Impuls auf dem Signal oder die flahsce 
Reihenfolge beim Einschalten von Signalspannung und Betriebsspannung.

[ArnoR (Gast)]

Rudolph schrieb:
> Dann versuche ich mal, da einen LM8261 reinzufummeln.

Auch mit dem kommt nicht das raus, was die Rechnung im Bild oben sagt. 
3,38*3,3 ist auf jeden Fall größer 10, aber nicht 9,15 usw.

[Rudolph (Gast)]

Schon komisch, da bin ich in all den Jahren nicht drüber gestolpert.
Aber naja, mein Bedarf an Verstärker-Schaltungen geht inzwischen auch 
gegen Null, irgendwie ist alles nur noch digital...

Mit dem LM8261 funktioniert die Schaltung auch wie gewünscht, das sieht 
jetzt nur ein wenig seltsam aus. :-)
Aber damit muss der Kollege leben der mir den TL071 für diese Aufgabe 
geliefert hat...

[Paul B. (paul_baumann)]

Rudolph schrieb:
> Mit dem LM8261 funktioniert die Schaltung auch wie gewünscht, das sieht
> jetzt nur ein wenig seltsam aus. :-)

Wohl dem, der sich zu helfen weiß.

MfG Paul

[Rudolph (Gast)]

ArnoR schrieb:
> Auch mit dem kommt nicht das raus, was die Rechnung im Bild oben sagt.
> 3,38*3,3 ist auf jeden Fall größer 10, aber nicht 9,15 usw.

Oh, autsch, wenns schnell gehen soll. :-)
Die Schaltung macht x2,785...x3,38.

[Paul B. (paul_baumann)]

Rudolph schrieb:
> Oh, autsch, wenns schnell gehen soll. :-)
> Die Schaltung macht x2,785...x3,38.

LANGSAM....

Sprichwort: Schnell und gut ist nicht beisammen.
Das gilt auch heute noch, auch wenn immer wieder versucht wird, die Uhr 
zu überlisten.

MfG Paul

[Rudolph (Gast)]

Naja, die Schaltung ist doch richtig, die Dokumentation war daneben. :-)

[Klaus R. (klara)]

Rudolph schrieb:

> Mit dem LM8261 funktioniert die Schaltung auch wie gewünscht, das sieht
> jetzt nur ein wenig seltsam aus. :-)

Der LM8261 ist wirklich gut.
mfg klaus

[Marian (phiarc)]

Ingo Less schrieb:
> Rudolph schrieb:
>> Aber das schlimmste ist, unter 0,8V Eingang geht meine Ausgangs-Spannung
>> wieder hoch, mit 0,7V am Eingang habe ich dann 11,2V am Ausgang.
> Das ist ein normales Verhalten, da du dann außerhalb der
> Input-Common-Mode-Voltage-Range liegst.

Nennt sich phase reversal und ist eine Eigenheit mancher Ops (wie des 
TL072). Andere Ops verhalten sich da anders (z.B. exzessive 
Eingangsströme).

[Ingo L. (corrtexx)]

Marian B. schrieb:
> Nennt sich phase reversal

Axel Schwenke schrieb:
> Dieses Phänomen, daß sich das Vorzeichen der Verstärkung bei Eingangs-
> spannungen außerhalb des Eingangsspannungsbereichs praktisch umkehrt,
> hat sogar einen eigenen Namen bekommen: phase reversal.

Dieser Effekt nennt sich Phase-Reversal. Es gibt OPVs die diesen Effekt 
nicht haben.

[Marian (phiarc)]

Ups, sorry, habe Axels Post nicht gesehen.

[Rudolph (Gast)]

Nur um das abzuschliessen und als Dank für die Erklärungen, so sieht das 
ganze jetzt mit zwei LM8261 aus.

Eingefügt habe ich noch 100k am Eingang gegen GND damit das Teil nicht 
V+ raushaut wenn man den Stecker zieht oder der Controller durch den 
Reset läuft.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Ingo Less schrieb:
> Marian B. schrieb:
>> Nennt sich phase reversal
>
> Axel Schwenke schrieb:
>> Dieses Phänomen, daß sich das Vorzeichen der Verstärkung bei Eingangs-
>> spannungen außerhalb des Eingangsspannungsbereichs praktisch umkehrt,
>> hat sogar einen eigenen Namen bekommen: phase reversal.
>
> Dieser Effekt nennt sich Phase-Reversal. Es gibt OPVs die diesen Effekt
> nicht haben.

Man sollte vielleicht noch phase reversal erwähnen. Und daß das eine 
(lästige) Eigenschaft ist, die nicht alle OPV haben.


(SCNR)

[Paul B. (paul_baumann)]

Axel Schwenke schrieb:
> Man sollte vielleicht noch phase reversal erwähnen. Und daß das eine
> (lästige) Eigenschaft ist, die nicht alle OPV haben.

Da das noch nicht jeder im Forum Anwesende getan hat, möchte auch ich 
meiner tief empfundenen Pflicht Genüge tun und mitteilen, daß ich die 
Erkenntnis von Axel in vollem Umfang bestätige.

Das war mir ein Herzensbedürfnis.
;-)

Flücht

Paul