Mein nicht invertierender Addierer wird gekillt - warum?

[M. G. (ixil96)]

Hallo,

ich habe eine Schaltung mit zwei nicht invertierenden Addieren mit einem 
LMV358 aufgebaut. An X1 bzw. X2 kommen die bereits verstärkten 
Messsignale und sollen zur Referenzspannung von 1,25V addiert werden.

Die Messsignale liegen im Bereich -0,7V bis + 4,95V.
Grundsätzlich funktioniert die Schaltung. Wenn ich aber den Messstreifen 
von einem Kanal zum anderen wechsle, stirbt der OP.

Hat jemand eine Idee was hier falsch läuft?

[Migel C. (migelchen)]

Hallo,


was heißt denn "sterben"?
Was misst du am OPV, wenn du die Kanäle tauschst und was erwartest du?


Gruß
Migelchen

[Michael B. (laberkopp)]

M. G. schrieb:
> Grundsätzlich funktioniert die Schaltung.

Sicher nicht.

Der LMV358 geht zwar am Ausgang von knapp 0V bis knapp 5V (bei 5V 
Versorgung) aber am Eingang nur bis 1.7V, glücklichenfalls bis 1.9V.

Common-mode input voltage 0 –0.2 VICR range CMRR ≥ 50 dB V 1.9 1.7

Lest doch einfach mal das Datenblatt, bevor ihr irgendwelche Bauteile 
kauft.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmv321.pdf

Die Schaltung funktioniert also schon vor dem "Wechseln der 
Messstreifen" (was auch immer das bedeuten soll) nicht bei 
Eingangsspannungen über 2.15V.

Gegen ESD ist der LMV hingegen ziemlich robust, kein CMOS-Eingang mit 
Schutzdioden sondern bipolar mit UBEReverse Schutz.

[Peter D. (peda)]

Stirbt er wirklich oder gibt es nur einen Latch-Up?
Viele R2R-OPV sind leider nicht Latch-Up fest.

Es schreibt natürlich keiner in sein Datenblatt, daß sein OPV Latch-Up 
gefärdet ist.
Daher muß man drauf achten, daß explizit drinsteht, daß er dagegen immun 
ist.

Ich habe gute Erfahrung mit dem MC33202 gemacht, der hat kein Latch-Up:
"No Phase Reversal on the Output for Over–driven Input Signals"

[ArnoR (Gast)]

Michael B. schrieb:
> Der LMV358 geht zwar am Ausgang von knapp 0V bis knapp 5V (bei 5V
> Versorgung) aber am Eingang nur bis 1.7V, glücklichenfalls bis 1.9V.

Die 1,7V gelten für Vcc=2,7V, bei 5V Vcc geht er bis 4V (4,2V).

[M. G. (ixil96)]

Michael B. schrieb:

> Der LMV358 geht zwar am Ausgang von knapp 0V bis knapp 5V (bei 5V
> Versorgung) aber am Eingang nur bis 1.7V, glücklichenfalls bis 1.9V.
>
> Common-mode input voltage 0 –0.2 VICR range CMRR ≥ 50 dB V 1.9 1.7

> Die Schaltung funktioniert also schon vor dem "Wechseln der
> Messstreifen" (was auch immer das bedeuten soll) nicht bei
> Eingangsspannungen über 2.15V.

Ich muss mich da besser ausdrücken:
Der Messbereich überschreitet die 1,7V nicht. Nur wenn der Sensor von 
einem Kanal herausgezogen wird, dann kann die Signalspannung bis ca. 
4,95V gehen. Hier wird aber keine Messung gemacht.

[Der Andere (Gast)]

M. G. schrieb:
> Die Messsignale liegen im Bereich -0,7V bis + 4,95V.

M. G. schrieb:
> An X1 bzw. X2 kommen die bereits verstärkten
> Messsignale und sollen zur Referenzspannung von 1,25V addiert werden.

Und wie willst du mit 5V Versorgung einen Ein und 
Ausgangsspannungsbereich von über 6V realisieren?

Sind deine Massen der Messsignale auch mit der Masse der Schaltung 
verbunden oder kriegt der OP am hochohmigen + Eingang dann mal kurz 
einige 100(1000)V statische Spannung ab?

Die Schaltung funktioniert eh nur, wenn die Quellen deiner Messsignale 
auch Strom aufnehmen können.

[ArnoR (Gast)]

M. G. schrieb:
> An X1 bzw. X2 kommen die bereits verstärkten
> Messsignale und sollen zur Referenzspannung von 1,25V addiert werden.

Das geht mit der Schaltung nicht. Die addiert nicht, sondern bildet 
sozusagen den Mittelwert aus Referenzspannung und Meßspannung.

[M. G. (ixil96)]

ArnoR schrieb:
> M. G. schrieb:
>> An X1 bzw. X2 kommen die bereits verstärkten
>> Messsignale und sollen zur Referenzspannung von 1,25V addiert werden.
>
> Das geht mit der Schaltung nicht. Die addiert nicht, sondern bildet
> sozusagen den Mittelwert aus Referenzspannung und Meßspannung.

Da sagt mir aber LTSpice was anderes...
Und die Schaltung mit nur einem Kanal bestätigt auch die Ergebnisse der 
Simulation.
Nur mit 2 Kanälen stirbt der Addierer aus derzeit noch ungeklärter 
Ursache.

[Der Andere (Gast)]

ArnoR schrieb:
> Das geht mit der Schaltung nicht. Die addiert nicht, sondern bildet
> sozusagen den Mittelwert aus Referenzspannung und Meßspannung.

Mittelwert mit Faktor 2 verstärkt ist eine Addition.
Aber wie gesagt schön ist die nicht weil der Strom in die Quelle mit der 
niedrigeren Spannung hineinfliessen muss.

[Der Andere (Gast)]

M. G. schrieb:
> Da sagt mir aber LTSpice was anderes...

Das schöne / nicht so schöne an LT Spice ist daß nur die Probleme 
auftauchen, die im Modell der Bauteile mit berücksichtigt sind.

[ArnoR (Gast)]

M. G. schrieb:
>> Das geht mit der Schaltung nicht. Die addiert nicht, sondern bildet
>> sozusagen den Mittelwert aus Referenzspannung und Meßspannung.
>
> Da sagt mir aber LTSpice was anderes...

Ja, mit der Verstärkung 2 stimmt das. Hatte vorhin nur auf den Eingang 
der OPVs gesehen.

[M. G. (ixil96)]

Den Fehler habe ich denke ich jetzt gefunden!
Ist kein Sensor angeschlossen, floaten die Eingänge und der 
Differenzverstärker kann an seinem Ausgang rund -4,8V liefern. Damit 
stellt sich am + Eingang des "Addieres" eine negative Spannung von ca. 
-1,5V ein und da werden die Schutzdioden am Eingang leitend bzw. 
gekillt.

Hat jemand einen Vorschlag, wie ich die Geschichte besser lösen kann?
Anderer OP?

[Helmut L. (helmi1)]

Schottkydiode am Eingang gegen GND schalten.

[M. G. (ixil96)]

Helmut L. schrieb:
> Schottkydiode am Eingang gegen GND schalten.

Funktioniert, ja, aber verfälscht auch das Messergebnis.

[Helmut L. (helmi1)]

Wenn die zuviel Leckstrom hat, eventuell einen Nchannel J-FET (BF245 
oder ähnlich) als Diode beschalten und den nehmen.

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

M. G. schrieb:
> Den Fehler habe ich denke ich jetzt gefunden!
> Ist kein Sensor angeschlossen, floaten die Eingänge und der
> Differenzverstärker kann an seinem Ausgang rund -4,8V liefern. Damit
> stellt sich am + Eingang des "Addieres" eine negative Spannung von ca.
> -1,5V ein und da werden die Schutzdioden am Eingang leitend bzw.
> gekillt.

Wie kommst du auf diese merkwürdige Idee? Ausweislich Datenblatt hat der 
TLC277 gar keine Schutzdioden. Und selbst wenn er welche hätte, dann 
liegt die negative Spannung ja nicht direkt am Eingang, sondern über 
einen 1K Widerstand. Der Strom durch die Schutzdiode wäre also deutlich 
begrenzt.

Andererseits kann man natürlich auch die Frage stellen, warum an dieser 
Stelle der Schaltung ein TLC277 stecken muß und vor allem, warum der 
single-suppy versorgt wird, obwohl du ja anscheinend (für die anderen 
OPV) eine bipolare Spannungsversorgung hast.

[S. K. (hauspapa)]

Mit der gezeichneten Schaltung sollte da nichts kaputt gehen können.
Kommen Bestückfehler oder Lötbrücken in Frage?

Ich gehe davon aus das die nicht gezeichneten Stützkondensatoren 
vorhanden sind.

viel Erfolg
hauspapa

[voltwide (Gast)]

Peter D. schrieb:
> Stirbt er wirklich oder gibt es nur einen Latch-Up?
> Viele R2R-OPV sind leider nicht Latch-Up fest.
>
> Es schreibt natürlich keiner in sein Datenblatt, daß sein OPV Latch-Up
> gefärdet ist.
> Daher muß man drauf achten, daß explizit drinsteht, daß er dagegen immun
> ist.
>
> Ich habe gute Erfahrung mit dem MC33202 gemacht, der hat kein Latch-Up:
> "No Phase Reversal on the Output for Over–driven Input Signals"

Phase reversal und latchup haben nun mal garnichts miteinander zu tun.

[voltwide (Gast)]

Die Eingangsdioden vertragen imho 5mA oder mehr, Genaueres s. 
Datenblatt.
Ansonsten dürfte eine Kleinsignal-Schottky-Diode (BAT48) wohl kaum 
nennenswert das Signal verfälschen.

Welcher OPV soll es denn nun wirklich sein? Bei den CMOS-Typen ist in 
der Tat latchup möglich. Dagegen hilft ein strombegrenzender Widerstand 
von wenigen 10Ohm in der pos Versorgungsleitung.

[M. G. (ixil96)]

> Wie kommst du auf diese merkwürdige Idee? Ausweislich Datenblatt hat der
> TLC277 gar keine Schutzdioden. Und selbst wenn er welche hätte, dann
> liegt die negative Spannung ja nicht direkt am Eingang, sondern über
> einen 1K Widerstand. Der Strom durch die Schutzdiode wäre also deutlich
> begrenzt.
>
> Andererseits kann man natürlich auch die Frage stellen, warum an dieser
> Stelle der Schaltung ein TLC277 stecken muß und vor allem, warum der
> single-suppy versorgt wird, obwohl du ja anscheinend (für die anderen
> OPV) eine bipolare Spannungsversorgung hast.

Sorry, hier hängt kein TLC277 sondern ein LMV358 dran. Ich hatte nur 
keinen LMV358 für die LTSpice Simulation.

[M. G. (ixil96)]

Axel S. schrieb:
>
> Andererseits kann man natürlich auch die Frage stellen, warum an dieser
> Stelle der Schaltung ein TLC277 stecken muß und vor allem, warum der
> single-suppy versorgt wird, obwohl du ja anscheinend (für die anderen
> OPV) eine bipolare Spannungsversorgung hast.

den TLC277 habe ich nur für die Simualtion herangezogen. In der 
Schaltung ist ein LMV358 verbaut.

Positive und Negative versorgungsspannung könnte ich hier machen. Da ich 
am Ausgang aber nur eine positive Spannung für einen ADC benötige habe 
ich mich für single-supply entschieden.

[Peter D. (peda)]

voltwide schrieb:
> Phase reversal und latchup haben nun mal garnichts miteinander zu tun.

Du legst über einen Widerstand eine negative Spannung an den 
invertierenden Eingang. Ohne Phase reversal zieht nun der OPV-Ausgang 
über den Gegenkopplungswiderstand den invertierenden Eingang wieder in 
den Arbeitsbereich.
Mit Phase reversal bleibt der Ausgang an 0V kleben, also Latchup. Für 
einen Regelkreis ist sowas tödlich.

Ein Latchup ist allgemein das Einnehmen eines Endwertes, so daß die 
Schaltung von selber nicht wieder rauskommt, außer durch Abschalten der 
VCC.

[voltwide (Gast)]

Nur dass phase reversal in den mir bekannten Fällen selbst rückstellend 
ist, also garnicht "latched". Dies zeigen die Diagramme von phase 
reversal, die von den Herstellern veröffentlicht worden sind.

Unter latchup bei OPVs versteht man die Zündung eines intern parasitären 
Thyristors, der einrastet, wenn der latchup Triggerstrom (meist 
100..500mA) eingangsseitig überschritten wird.
Wenn die Betriebsspannung genug Strom liefert, brennt der chip in Folge 
auf.
Ist der Betriebsstrom begrenzt auf Werte unterhalb des Haltestromes, 
gibt es nur eine kurze Stromspitze und danach ist Alles wieder beim 
Alten.

[M. G. (ixil96)]

Sieht aus als ob ich mir da wirklich einen Latch-Up-Effekt einfange. Was 
kann ich dagegen tun?

[Lutz H. (luhe)]

Wo ist die 0, die zentrale Frage der Analogrechentechnik.

[Peter D. (peda)]

voltwide schrieb:
> Nur dass phase reversal in den mir bekannten Fällen selbst rückstellend
> ist, also garnicht "latched".

Es ist mir herzlich egal, ob das Latchup intern erfolgt oder erst mit 
Außenbeschaltung.
Konkret hatte ich ihn in einer Regelschaltung eingesetzt und die kommt 
aus einer Mitkopplung von selber nicht mehr raus. Lustiger Weise 
funktionierte sie sogar einige Minuten nach dem Power-On.

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

M. G. schrieb:
> Axel S. schrieb:
>>
>> Andererseits kann man natürlich auch die Frage stellen, warum an dieser
>> Stelle der Schaltung ein TLC277 stecken muß und vor allem, warum der
>> single-suppy versorgt wird, obwohl du ja anscheinend (für die anderen
>> OPV) eine bipolare Spannungsversorgung hast.
>
> den TLC277 habe ich nur für die Simualtion herangezogen. In der
> Schaltung ist ein LMV358 verbaut.

Schön, daß du das auch mal sagst. Ist es wirklich so schwer, 
vollständige und konsistente(!) Informationen zu liefern, wenn du schon 
um Hilfe fragst? Aber wie schon gesagt: der 1K Widerstand vor dem 
Eingang des OPV limitiert den Strom durch die Schutzdioden. Von den 
vielleicht 2mA, die da fließen können, gehen die nicht kaputt. Ich finde 
jetzt keine Spec, aber über den Daumen kann man diesen Klemmdioden bis 
ca. 10mA zumuten.

> Positive und Negative versorgungsspannung könnte ich hier machen. Da ich
> am Ausgang aber nur eine positive Spannung für einen ADC benötige habe
> ich mich für single-supply entschieden.

Das ist eine blöde Idee<tm>. Denn auch wenn die Hersteller großzügig von 
Rail-to-Rail Ausgang sprechen - wirklich ganz an GND oder Vcc kommt der 
Ausgang des OPV nicht. Single-supply macht man deswegen nur dann, wenn 
es nicht anders geht und/oder wenn man 0V am Ausgang nicht braucht.