Opamp: schnell aus der Sättigung. Welcher Parameter?

[Buddybuilder (Gast)]

Hallo,
ich möchte einen Mikrofonverstärker aufbauen (Opamp), gleichzeitig soll 
aber auf der Signalleitung bis zu einem Zeitpunkt x ein digitales 0/5V 
Signal liegen. Danach 2.5V +- sehr geringer Mikrofonpegel. Virtuelle 
Masse liegt permanent auf 2.5V. Der Verstärker sieht also 2.5V AC und 
wird permanent in Sättigung gehen, und dann soll er sehr schnell in den 
Mikrofonmodus wechseln und aus der Sättigung raus. Ich stelle mir da 
Zeiten von max. 20us vor.

Gibt es bei Opamps einen Parameter, der mir beschreibt, wie lange es 
dauert, bis er "ready" ist?

Buddy

[Tobias (Gast)]

Ich würde sagen die Datenblatt-Diagramme "Positive/Negative Overload 
Recovery", auch "Positive/Negative Overvoltage Recovery" genannt, geben 
das an.

[Michael B. (laberkopp)]

Buddybuilder schrieb:
> gleichzeitig soll
> aber auf der Signalleitung bis zu einem Zeitpunkt x ein digitales 0/5V
> Signal liegen. Danach 2.5V +- sehr geringer Mikrofonpegel. Virtuelle
> Masse liegt permanent auf 2.5V. Der Verstärker sieht also 2.5V AC und
> wird permanent in Sättigung gehen, und dann soll er sehr schnell in den
> Mikrofonmodus wechseln und aus der Sättigung raus. Ich stelle mir da
> Zeiten von max. 20us vor.

Nimm Analogschalter.

[Buddybuilder (Gast)]

>Nimm Analogschalter.
Ja. Ich glaub das wäre eine gute Idee. Wobei ich es grad mal mit einem 
LTC6244 (der erstbeste, schnelle) simuliert hab und es eigentlich schon 
so gar nicht so schlecht aussieht.

Buddy

[Klaus R. (klara)]

Buddybuilder schrieb:
> Der Verstärker sieht also 2.5V AC und
> wird permanent in Sättigung gehen, und dann soll er sehr schnell in den
> Mikrofonmodus wechseln und aus der Sättigung raus.

Mir fällt spontan "Rail2Rail OPV" ein. Die sollten schon vom Prinzip her 
imun gegenüber Sättigung sein.
mfg Klaus

[Dieter W. (dds5)]

Klaus R. schrieb:
> Mir fällt spontan "Rail2Rail OPV" ein. Die sollten schon vom Prinzip her
> imun gegenüber Sättigung sein.

Das mag für den Eingang zutreffen, bei einer Verstärkung > 1 geht aber 
trotzdem der Ausgang in die Sättigung.

Der gesuchte Parameter wird auch gelegentlich als "overdrive recovery 
time" bezeichnet.

[Klaus R. (klara)]

Dieter W. schrieb:
> Das mag für den Eingang zutreffen, bei einer Verstärkung > 1 geht aber
> trotzdem der Ausgang in die Sättigung.

Da der Rail2Rail OPV fast bis zur Betriebsspannung aussteuert, dürfte 
die Sättigung günstiger ausfallen als bei einem üblichen OPV dem man 
noch das letzte zumutet.
mfg klaus

[Achim S. (Gast)]

Klaus R. schrieb:
> Da der Rail2Rail OPV fast bis zur Betriebsspannung aussteuert, dürfte
> die Sättigung günstiger ausfallen

Die Sättigung könnte günstiger ausfallen, aber genau wie Dieter halte 
ich Rail2Rail für kein wirkliches Kriterium, wenn es um die schnelle 
Erholung von Sättigung geht. Übrigens auch nicht am Eingang: der R2R 
kommt am Eingang zwar mit größeren Common Mode Spannungen klar als ein 
Standard-OPV. Aber der TO sättigt seinen OP durch große 
Differenzspannungen am Eingang. Warum sollte ein R2R da grundsätzlich 
besser sein als andere OPVs?

Dieter W. schrieb:
> Der gesuchte Parameter wird auch gelegentlich als "overdrive recovery
> time" bezeichnet.

Ich hätte es eher als "overload recovery" gesucht, bin aber ansonsten 
deiner Meinung.

@Bodybuilder: es gibt auch OPV mit Shutdown-Eingang. Ggf. hilft es dir, 
den OPV während der kritischen Phase im Ruhezustand zu halten.

Die overload recovery (oder overdrive recovery) wird zwar in diversen 
Datenblättern erwähnt. Aber in den Produktfiltern der Hersteller ist sie 
eher selten zu finden, so dass es nicht einfach ist, gezielt danach zu 
suchen.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Buddybuilder schrieb:
> Der Verstärker sieht also 2.5V AC und wird permanent in Sättigung
> gehen, und dann soll er sehr schnell in den Mikrofonmodus wechseln und
> aus der Sättigung raus.

Was ist "sehr schnell"?

Du brauchst auf diese Frage nicht zu antworten, denn das hast du
indirekt bereits getan:

Buddybuilder schrieb:
> simuliert

Im angehängten Screenshot entspricht 1 Pixel einer Zeit von ca. 8µs.
Wenn diese 8µs für dich nicht schnell genug wären, hättest du das
Diagramm anders skaliert.

Eine Recovery-Time von 8µs schafft aber fast jeder Opamp locker.

Wenn die Recovery-Time deutlich kürzer sein soll, sollte man sich erst
einmal Gedanken machen, wodurch sie entsteht. Mir fallen spontan zwei
Effekte ein:

1. Halbleitersättigung: Sie tritt bei Bipolartransistoren auf, die
   außerhalb ihres linearen Bereichs betrieben werden. Bei CMOS-Opamps
   sollte dieser Effekt keine Rolle spielen.

2. Entladen der internen Kompensationskapazität: Diese wird bei
   Übersteuerung immer etwas "überladen", und es dauert eine Weile, bis
   ihre Ladung danach wieder auf ein normales Maß abgenommen hat. Da
   diese Kapazität und der maximale Lade-/Entladestrom auch die Ursache
   für die begrenzte Slew-Rate des Opamps ist, kann die Slew-Rate auch
   als guter Indikator für die Recovery-Time herhalten.

I.Allg. überwiegt der zweite Effekt den ersten deutlich, so dass du erst
einmal nach Opamps mit hoher Slew-Rate Ausschau halten solltest. Da die
Auswahl sehr groß ist, schränkst du sie ein, indem du nur die CMOS-Typen
betrachtest. Für diese suchst du dann im Datenblatt nach Angaben zur
Recovery-Time.

Wenn dir aber tatsächlich eine Recovery-Time von 8µs ausreicht, kannst
du dir die lange Suche sparen.

[Peter (Gast)]

Yalu X. schrieb:
> Was ist "sehr schnell"?
>
> Du brauchst auf diese Frage nicht zu antworten, denn das hast du
> indirekt bereits getan

Er hat es nicht nur indirekt. Er schrieb oben doch 20us.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Peter schrieb:
> Er schrieb oben doch 20us.

Danke. Ich sollte Texte vielleicht hin und wieder auch mal zu Ende lesen
;-)

20µs sind ja nun wirklich eine sehr lange Zeit. Da dürfte es nicht
leicht sein, einen Opamp zu finden, der das Kriterium nicht erfüllt.
Am ehesten hat man vielleicht noch eine Chance bei den Ultra-Low-Power-
Ultra-Low-Voltage-Ultra-High-Precision-Typen :)

[MaWin (Gast)]

Achim S. schrieb:
> aber genau wie Dieter halte ich Rail2Rail für kein wirkliches Kriterium,

Er ist sogar kontraproduktiv.

Wenn man einen OpAmp maximal in die Übersteuerung fährt damit die 
Ausgangsspannung möglichst nahe an die Versorgungsspannung kommt, begibt 
man sich in die Sättigung.

Versorgt man einen OpAmp mit +/-9V und beschaltet ihn so dass er 5V bzw. 
0V liefert dann ist er nicht in Sättigung und hat kein Problem mit 
Erholungszeiten.