Wie viele Stützkondensatoren verwenden?

Gast #4827323
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Hallo,

in meiner Schaltung verwende ich 12 Operationverstärker dh. ich habe 4 
IC´s. Alle Ops arbeiten als Komparator. Ich möchte einen µC 
Steuerssignal damit verstärken.
Muss ich dann 4 Stützkondensatoren á ca. 24µF für jeden IC verwenden 
oder reicht einer?
Zwei dieser Op´s haben einen PWM-Signal als Eingang, 24µF würde dennoch 
reichen oder? Ich habe es folgendermaßen ausgerechnet.

Mein Op ist ein LM324N. Der Eingangsstrom ist laut Datenblatt ca. 1.2mA 
(Ausgangsspannung soll max. 5V betragen). Mit der Kondensator Formel 
(ic= C*du/dt)komme ich dann auf C=24µF, wenn die SPannungsänderung in 
0,1ms stattfinden soll.

Lg Teddy
Gast #4827331
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Teddy schrieb:
> in meiner Schaltung verwende ich 12 Operationverstärker dh. ich habe 4
> IC´s. Alle Ops arbeiten als Komparator. Ich möchte einen µC
> Steuerssignal damit verstärken.

1. Ein OP ist meist ein schlechter Komparator. Zu langsam weil er immer 
in der Sättigung ist.
2. der µC ist digital und kann in der Regel 20mA pero Ausgang treiben. 
Ein LM324 Ausgang kan auch nicht mehr. Deine Verstärkung bringt nichts 
sondern verschlechtert im Gegenteil die Flanke des µC IOs.

Um einen Schaltzustand zu "verstärken" nimmt man Transistoren, meist 
Mosfets.

Was ist dein eigentliches Problem? Der LM324 löst es ziemlich sicher 
NICHT!
Gast #4827339
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Der Andere schrieb:
> Teddy schrieb:
>> in meiner Schaltung verwende ich 12 Operationverstärker dh. ich habe 4
>> IC´s. Alle Ops arbeiten als Komparator. Ich möchte einen µC
>> Steuerssignal damit verstärken.
>
> 1. Ein OP ist meist ein schlechter Komparator. Zu langsam weil er immer
> in der Sättigung ist.
> 2. der µC ist digital und kann in der Regel 20mA pero Ausgang treiben.
> Ein LM324 Ausgang kan auch nicht mehr. Deine Verstärkung bringt nichts
> sondern verschlechtert im Gegenteil die Flanke des µC IOs.
>
> Um einen Schaltzustand zu "verstärken" nimmt man Transistoren, meist
> Mosfets.
>
> Was ist dein eigentliches Problem? Der LM324 löst es ziemlich sicher
> NICHT!

Um Gottes Willen, ich glaube ich weiss wie der Schaltplan aussieht.

12 parallel geschaltete Komparatoren, die irgendeine Last treiben 
sollen. Power-LED mit Vorwiderstand oder so.
#4827340
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Ein Komparator hat einen Differenzspannungsbereich, der der 
Speisespannung entspricht, bei einem OpAmp kann der 
Differenzspannungsbereich sehr stark limitiert sein, da normalerweise 
die beiden Eingaenge als identisch angenommen werden koennen. Manche 
haben Clampdioden ueber den Eingaengen, welche die differenzspannugn auf 
0.6V limitiert. Und ausserhalb weden sie dann niederohmig, was 
haessliche Effekte machen kann.

Wie reisse ich meine Referenzspannung zusammen usw.

Umgekehrt sollte man einen Komparator nicht OpAmp spielen lassen.
Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #4827343
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Ich frage mich: warum überhaupt Komparatoren?

Teddy schrieb:
> Ich möchte einen µC Steuerssignal damit verstärken.
Wohin geht bzw. woher kommt das Steuerdsignal, das du mit Komparatoren 
bearbeiten willst?

BTW: In meinen Designs versuche ich so weit wie möglich ohne 
Analogtechnik auszukommen. Mit ein wenig Nachdenken geht das ganz gut...
Gast #4827359
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Kioskman schrieb:
> Warum nimmst Du keine Komparatoren?

Das ist eine gute Frage. Ich dachte, dass man bisher einen "normalen" Op 
als Komparator arbeiten lassen kann.

Der Andere schrieb:
> Um einen Schaltzustand zu "verstärken" nimmt man Transistoren, meist
> Mosfets.

Der OP wird ein Mosfet danach schalten.

THOR schrieb:
> Um Gottes Willen, ich glaube ich weiss wie der Schaltplan aussieht.
>
> 12 parallel geschaltete Komparatoren, die irgendeine Last treiben
> sollen. Power-LED mit Vorwiderstand oder so.

Nein.

Dampf T. schrieb:
> Ein Komparator hat einen Differenzspannungsbereich, der der
> Speisespannung entspricht, bei einem OpAmp kann der
> Differenzspannungsbereich sehr stark limitiert sein, da normalerweise
> die beiden Eingaenge als identisch angenommen werden koennen. Manche
> haben Clampdioden ueber den Eingaengen, welche die differenzspannugn auf
> 0.6V limitiert. Und ausserhalb weden sie dann niederohmig, was
> haessliche Effekte machen kann.

Ich weiß nicht ob ich dich richtig verstehe, aber es ist nicht so, dass 
der andere Ausgang auf Masse gelegt wird sondern dieser hat einen 
definiertes Potential, nennen wir es mal Vref.
Dadurch werden beide Eingänge niemals identisch sein.
Gast #4827368
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Teddy schrieb:

> in meiner Schaltung verwende ich 12 Operationverstärker dh. ich habe 4
> IC´s. Alle Ops arbeiten als Komparator. Ich möchte einen µC
> Steuerssignal damit verstärken.

Man sollte dann wohl auch Kompatoren wie LM339 verwenden.

> Muss ich dann 4 Stützkondensatoren á ca. 24µF für jeden IC verwenden
> oder reicht einer?
> Zwei dieser Op´s haben einen PWM-Signal als Eingang, 24µF würde dennoch
> reichen oder? Ich habe es folgendermaßen ausgerechnet.
> Mein Op ist ein LM324N. Der Eingangsstrom ist laut Datenblatt ca. 1.2mA
> (Ausgangsspannung soll max. 5V betragen). Mit der Kondensator Formel
> (ic= C*du/dt)komme ich dann auf C=24µF, wenn die SPannungsänderung in
> 0,1ms stattfinden soll.

Uff, wo fängt man denn da an.

Ja, man verwendet 1 Stützkondensator pro IC, also 4, wenn man nichts 
genaueres weiss, also weiss daß man sie nicht braucht.

Nein, keine 24uF.

Dein Eingangsstrom ist kein Eingangsstrom sondern der 
Eigenstromverbrauch des OpAmps an 5V. Und der Stromverbracuh eines OpAmp 
setzt sich aus Versorgungsstrom PLUS Ausgangsstrom zusammen, ein LM324 
könnte 20mA liefern (wie viel real rauskommen hängt von deinem 
Widerständen am Ausgang ab).

Nehmen wir an, man möchte keine Spannungsänderung um 0.1V, dann müsste 
man fragen: Wie soll die denn zu Stande kommen ? Deine Schaltung wird 
mit 5V versorgt, und dabei bleibt es auch, denn der Spannungsregler wird 
die liefern und an seinem Ausgang schon den passenden Kondensator haben 
damit auch keine Schwankungen auftreten die er nicht ausregeln kann.

Wenn am Netzteil keine 0.1V Schwankung auftritt, wie soll sie beim OpAmp 
auftreten, dazuwischen ist doch eine Kupferleitung. Ist deren Widerstand 
zu hoch, so daß schon bei 1.2mA ein Spannungsabfall von 0.1V auftreten 
würde ? Sicherlich nicht. Ihre Länge hat aber einen anderen Einfluss, 
pro cm hat sie 1nH Induktivität. Wenn der Strombedarf innerhalb 1ns um 
1mA steigt, dann sackt die Spannung um 1mV ab. Wenn die Leitung 1m lang 
wäre, kämen wir in dem Bereich von 0.1V. Aber weder ist die Leitung so 
lang noch der OpAmp so schnell daß er in 1ns reagiert. Er braucht eher 
1us, womit der Spannungsverlust unbedeutend wird. Und nach dem die 1us 
vorbei ist, fliesst wieder der Strom vom Spannungsregler und die 
Spannung liegt wieder bei 5V.

Die Spannungsänderung am LM324 auf Grund schwankender Stromaufnahme über 
die Zuleitung vom Spannungsregler ist also schon ohne Kondensator 
deutlich unter deinen 0.1V, man braucht keinen Stützkondensator. Seöbst 
bei 20mA statt 1.2mA, selbst bei 1m langer Zuleitung, selbst wenn du nur 
0.01V statt 0.1V zulassen wolltest, selbst wenn der LM324 wirklich so 
schnell wäre (1us), eher ist er so langsam daß er nur 1ms schafft.

Anders wäre das, wenn die Versorgung auf den Eingang durchschlägt und 
verstärkt wird, dann kann eine 1mV Änderung schon 0.1V 
Ausgangssignaländerung ergeben, und rückwirken auf den Eingang so daß 
die Schaltung schwingt.

Trotzdem empfiehlt sich ein Komparator wie LM339, denn der LM324 
liegfert keine 5V wenn er mit 5V versorgt wird, sondern nur so 3V am 
Ausgang. Der LM339 bringt wegen des pull ups genaue 5V, sogar wenn seine 
eigene versorgunsgspannung höher wäre, z.B. 12V um zumindest 
Eingangssignale bis 5V verarbeiten zu können.
(Firma: Schweigstill IT) Persönliche Seite #4827372
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Teddy schrieb:
> Dadurch werden beide Eingänge niemals identisch sein.

Und genau das ist das Problem bei der Verwendung eines OPs! Nur weil ein 
OP und ein Komparator das gleiche Schaltplansymbol, die gleichen 
Anschlüsse und einen teilweise ähnlichen internen Aufbau haben, sind es 
noch lange nicht funktionsgleiche Bauteile. Neben den schon 
beschriebenen Problemen kommt auch noch hinzu, dass einige (eher 
historische) OPs zur sog. Phasenumkehr neigen, wenn die 
Eingangsspannungsdifferenz zu groß wird, d.h. dass die Ausgangsspannung 
den gegensätzlichen Pegel annimmt. OPs sind eben darauf ausgelegt, dass 
die Eingangsspannungsdifferenz durch eine Gegenkopplung ausgeglichen 
wird.

Je nach anzusteuerndem MOSFET ist ggf. auch die Steilheit des 
Ausgangssignals bei einem OP nicht hoch genug, d.h. der MOSFET wird dann 
unzulässig lange im linearen Übergangsbereich betrieben. Ggf. bietet es 
sich sogar an, einen sog. Gate-Treiber zu verwenden, den man direkt mit 
den Logikpegeln des Microcontrollers ansteuern und der auf jeden Fall 
einen hinreichend hohen Spannungspegel mit hinreichend hohem Strom für 
das Umladen der Gate-Kapazität des MOSFETs bereitstellen kann. Einige 
Gate-Treiber besitzen sogar eine integrierte Ladungspumpe, mit der 
Ausgangsspanungen erzeugen kann, die höher sind als die 
Versorgungsspannung. Damit kann man ggf. sogar einen n-Kanal-MOSFET als 
High-Side-Schalter ansteuern oder eben einen größeren Spannungshub 
erzeugen.
Gast #4827385
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Teddy schrieb:
> Kioskman schrieb:
>> Warum nimmst Du keine Komparatoren?
>
> Das ist eine gute Frage. Ich dachte, dass man bisher einen "normalen" Op
> als Komparator arbeiten lassen kann.

Man kann alles. Aber manchmal wirds dann Scheisse.

> Der Andere schrieb:
>> Um einen Schaltzustand zu "verstärken" nimmt man Transistoren, meist
>> Mosfets.
>
> Der OP wird ein Mosfet danach schalten.

Das Treiben kapazitiver Lasten mit einem OPV ist meistens ein Fehler.

> THOR schrieb:
>> Um Gottes Willen, ich glaube ich weiss wie der Schaltplan aussieht.
>>
>> 12 parallel geschaltete Komparatoren, die irgendeine Last treiben
>> sollen. Power-LED mit Vorwiderstand oder so.
>
> Nein.

...sondern? Ohne Schaltplan wird das hier nix.
Gast #4827408
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Teddy schrieb:
> Warum?

Einfache Antwort: Weil sie gerne anfangen zu schwingen.
Detailierte Antwort: lese dich in die Grundlagen von OPs ein.

Egal, nochmal: OPs lösen dein Problem nicht bzw. sehr schlecht.
Was ist dein exaktes Problem?

Nimm Mosfet Treiber oder Pegelwandler oder beides um Mosfets 
anzusteuern, und ja vor jedes IC einen 100 oder 220nF keramischen 
Kondensator direkt an die IC Stromversorgung.
(Firma: Schweigstill IT) Persönliche Seite #4827418
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Teddy schrieb:
> THOR schrieb:
>> Das Treiben kapazitiver Lasten mit einem OPV ist meistens ein Fehler.
>
> Warum?

An dieser Stelle muss man eigentlich zwei Varianten unterscheiden:

1. Das Treiben einer kapazitiven Last mit einem gegengekoppelten OPV ist 
meistens ein Fehler, weil hierdurch ein Phasenversatz verursacht werden 
kann. Hierdurch schwindet die sog. Phasenreserve, so dass es Frequenzen 
gibt, bei denen der OPV als Oszillator schwingt.

1. Das Treiben einer kapazitiven Last mit einem nicht gegengekoppelten 
OPV verschlechtert die ohnehin schon geringe Anstiegsgeschwindigkeit des 
Ausgangssignals. Oszillationen treten aber ggf. nur dann auf, wenn die 
Spannungsversorgung des OPV nicht ordentlich abgeblockt ist.
Gast #4827426
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Teddy schrieb:
> THOR schrieb:
>> Das Treiben kapazitiver Lasten mit einem OPV ist meistens ein Fehler.
>
> Warum?

Für Komparatorbeschaltung gilt das jetzt nicht, aber bei nem OPV in 
Verstärkerbeschaltung verringerst du damit die Phasenreserve und kannst 
somit prima nen Oszillator bauen:

http://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/ask-the-applications-engineer-25.html

Was in Komparatorbeschaltung allerdings gilt: Die OPV Endstufe muss eine 
kapazitive Last treiben, was mit erhöhter Verlustleistung einhergeht.

Weiterhin willst schöne Schaltflanken an deinem Mosfet haben, was hohe 
Ströme erfordert. Die kann der OPV nicht liefern.
Das Datenblatt sagt für Vcc=15V sogar: Source=40mA, Sink = 50µA (ja, 
MikroAmpere!). Damit lädst du dein FET-Gate lahm auf und entlädst es 
absurd lahm wieder.

Wie diverse Vorredner schon gesagt haben: Der LM324 löst dein Problem 
mit größter Wahrscheinlichkeit nicht.

Deine PWM mit ner Gegentaktendstufe oder einem Gatetreiber-IC an den 
Mosfet zu bringen ist wohl besser. Wenn man die Schaltung kennen würde!
Gast #4827442
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Der Andere schrieb:
> Egal, nochmal: OPs lösen dein Problem nicht bzw. sehr schlecht.
> Was ist dein exaktes Problem?

THOR schrieb:
> Wie diverse Vorredner schon gesagt haben: Der LM324 löst dein Problem
> mit größter Wahrscheinlichkeit nicht.
>
> Deine PWM mit ner Gegentaktendstufe oder einem Gatetreiber-IC an den
> Mosfet zu bringen ist wohl besser. Wenn man die Schaltung kennen würde!

Herrlich. "Die Schaltung löst Dein Problem nicht -was ist überhaupt Dein 
Problem?"

Bewerbt Euch beim Kabarett!

Tränen lach...

Teddy schrieb:
> Muss ich dann 4 Stützkondensatoren á ca. 24µF für jeden IC verwenden
> oder reicht einer?

Nimm 4x25µF und schalte zu jedem noch jeweils 100nF parallel.
Gast #4827452
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Brad Hard schrieb:
> Der Andere schrieb:
>> Egal, nochmal: OPs lösen dein Problem nicht bzw. sehr schlecht.
>> Was ist dein exaktes Problem?
>
> THOR schrieb:
>> Wie diverse Vorredner schon gesagt haben: Der LM324 löst dein Problem
>> mit größter Wahrscheinlichkeit nicht.
>>
>> Deine PWM mit ner Gegentaktendstufe oder einem Gatetreiber-IC an den
>> Mosfet zu bringen ist wohl besser. Wenn man die Schaltung kennen würde!
>
> Herrlich. "Die Schaltung löst Dein Problem nicht -was ist überhaupt Dein
> Problem?"

Hab ich nie so gesagt. Bewirb dich bei ner Schule, da lernste lesen.

Schonmal nen Mosfet-Gatetreiber gesehen der aus 12 OPVs in 
Komparatorbeschaltung besteht? Da ist der Lösungsansatz in sich schon 
wieder ein Problem.
Gast #4827496
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Achim S. schrieb:
> Teddy schrieb:
>> 2 Opvs sind für einen ADC gedacht.
>
> Das scheint mir plausibel, sowas habe ich schon mal gesehen.
>
> Der Rest ist für mich unveständlich.
>
> Und ich sehe auch nicht, wo der L298 so viele OPVs versteckt hat.

Die 8 halbrunden Bauteile die einen Mosfet schalten?
Sind das keine Komparatoren?
#4827571
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Die Stützkondensatoren bei Komparatoren, also Logikschaltungen müssen 
nur den Spannungseinbruch durch den beim Umschalten entstehenden hohen 
Strom (-zig oder mehr mA) auffangen.

Für diesen ist aber nur die Zuleitungsinduktivität an VCC und GND 
verantwortlich.
Da reichen 100nF, aber direkt an jedemIC. Den Spannungseinbruch durch 
den Laststrom fangen dann die Elkos auf der Platine auf, zumindest die 
im 5-cm-Umkreis.

Operationsverstärker als Komparatoren zu missbrauchen ist eine schlechte 
Idee. Das geht zwar, aber nur wennn man nicht genau hinschaut. Wenn 
Opamps übersteuert werden, (was bei Nutzung als Komparator normal ist) 
geraten Transistoren im OPamp in Sättigung. Es kann dann ms dauern bis 
der OPamp wieder normal arbeitet.
Dazu erfordern Opamps wegen der Stabilitätsprobleme größeren Aufwand bei 
den Stützkondensatoren. Z.B. oft parallel zu den 100nF auch noch Elkos 
mit 10µF oder dergleichen.
OPamps sind auch nicht imstande, saubere Digitalpegel herzustellen. 
Meistens kommen die Ausgangsstufen nicht satt an VCC oder Gnd heran, 
sondern erreichen nur Restabstände von 1...2V  zum idealen Wert.
Gast #4827744
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THOR schrieb:

>
> Das Treiben kapazitiver Lasten mit einem OPV ist meistens ein Fehler.


Und darum gilt auch für Dich:

Entweder Datenblatt lesen. Da steht nämlich fast immer ein Hinweis 
drinnen, wie man kapazitive Lasten mit einem OP treibt.

Oder keine solchen Aussagen treffen, die schlicht und einfach nicht 
haltbar sind, vor allem wenn Du es besser wissen solltest....


MiWi
Gast #4827908
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MiWi schrieb:
> THOR schrieb:
>
> Das Treiben kapazitiver Lasten mit einem OPV ist meistens ein Fehler.
>
> Und darum gilt auch für Dich:
>
> Entweder Datenblatt lesen. Da steht nämlich fast immer ein Hinweis
> drinnen, wie man kapazitive Lasten mit einem OP treibt.
>
> Oder keine solchen Aussagen treffen, die schlicht und einfach nicht
> haltbar sind, vor allem wenn Du es besser wissen solltest....
>
> MiWi

Dann erkläre mal bitte wieso das ein Fehler sein soll?
Das ich einen Op nicht als Komparator verwenden soll, sehe ich jetzt 
ein, aber ihre Aussage bisher nicht.
Gast #4827956
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>> Das Treiben kapazitiver Lasten mit einem OPV ist meistens ein Fehler.

> Dann erkläre mal bitte wieso das ein Fehler sein soll?
> Das ich einen Op nicht als Komparator verwenden soll, sehe ich jetzt
> ein, aber ihre Aussage bisher nicht.

Das meistens ist hier wichtig.

Wenn der OP im Regelbetrieb verwendet wird (z.B. als Verstärker), 
treiben große Kapazitäten am Ausgang den OP meist in die Sättigung, es 
gibt negative Effekte bis hin zum Schwingen.

Wenn der OP als Komparator arbeitet, ist das meist egal. Hier ist der OP 
selber der Fehler.
Gast #4828263
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Teddy schrieb:
>> Wenn der OP als Komparator arbeitet, ist das meist egal. Hier ist der OP
>> selber der Fehler.
>
> Und warum? Muss ich alles aus der Nase ziehen? :D
Du schriebst, dass Du eingesehen hättest, dass man dafür einen 
Komparator nimmt.

Aber gut: ein OP muss jede Kombination von Strom und Spannung am Ausgang 
sicher regeln, also schnell ein uV oder uA mehr oder weniger. Ein 
Komparator oder Gatter nur satt High oder Low, bzw bei OC nur An oder 
Aus. Ein Unterschied wie Schalter vs. Poti.
Gast #4828423
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Achim schrieb:
> Teddy schrieb:
>>> Wenn der OP als Komparator arbeitet, ist das meist egal. Hier ist der OP
>>> selber der Fehler.
>>
>> Und warum? Muss ich alles aus der Nase ziehen? :D
> Du schriebst, dass Du eingesehen hättest, dass man dafür einen
> Komparator nimmt.
>
> Aber gut: ein OP muss jede Kombination von Strom und Spannung am Ausgang
> sicher regeln, also schnell ein uV oder uA mehr oder weniger. Ein
> Komparator oder Gatter nur satt High oder Low, bzw bei OC nur An oder
> Aus. Ein Unterschied wie Schalter vs. Poti.

Danke für die Antwort. Habe die Datenblätter eines OP´s und Komparator 
vergliechen und da habe ich es besser eingesehen.

Eine andere Frage.
Wie ihr wisst, möchte ich mit einem Komparator einen Mosfet schalten.
Mir ist aufgefallen, dass ich mit weniger Komparatoren auskommen kann.
Kann ich mit einem Komparator zwei baugleiche Mosfets schalten? Aus dem 
Stegreif heraus würde ich sagen ja, wenn die Durchbruchspannung vom 
Komparator schnell geliefert wird.
(Firma: Schweigstill IT) Persönliche Seite #4828503
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Teddy schrieb:
> Aus dem Stegreif heraus würde ich sagen ja, wenn die Durchbruchspannung
> vom Komparator schnell geliefert wird.

Unabhängig von der tatsächlichen Anzahl an MOSFETs reicht es im 
Schaltbetrieb beim weitem nicht aus, das Gate (genauer: die 
Gate-Source-Strecke) nur mit der Durchbruchspannung anzusteuern, da man 
dann satt im linearen Bereich landet und der/die MOSFETs je nach Last 
munter verglühen können.

Auch sog. Logic-Level-MOSFETs erreichen ihren minimalen Kanalwiderstand 
nicht schon bei Ansteuerung mit o.a. Logikpegeln, sondern da muss man 
auch noch ein paar Volt drauflegen.
Gast #4828525
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Der Andere schrieb:
> Was ist dein eigentliches Problem?

Der Andere schrieb:
> Was ist dein exaktes Problem?

Lothar M. schrieb:
> Ich würde vorschlagen, du beschreibst mal WAS du machen willst, nicht
> WIE du es machen willst...

Dirk W. schrieb:
> Beschreib doch endlich mal Dein
> eigentliches Problem und liefer einen Schaltplan, dann kann man auch
> helfen.

Dampf T. schrieb:
> Duerfen wir erfahren was die gesammte Aufgabenstellung ist, nicht was
> die vorgefertigte/angenommenen Loesung ist ?

Lothar M. schrieb:
> Aber warum willst du denn überhaupt? Was ist
> denn die eigentliche Aufgabe?

Ich frage mich wie oft ihr den TO noch fragen wollt.
Gast #4828578
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Clemens L. schrieb:
> Teddy schrieb:
>> Kann ich mit einem Komparator zwei baugleiche Mosfets schalten?
>
> Das Gate eines MOSFETs verhält sich ungefähr wie ein Kondensator. Wenn
> du zwei MOSFETs anschließt, muss der Komparator die doppelte Ladung
> bereitstellen, wird also ungefähr doppelt so lange brauchen.

Danke sehr. Ja das macht Sinn.

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