OPV Komparator: Slew Rate zu langsam

[Anton V. (anton_elfi)]

Hallo Leute,

ich komme mit meinen rudimentären Analogkenntnissen nicht weiter.

Aufgabe: Reflexlichtschranke (Motordrehzahl) mit einem µC auswerten, 
Signalaufbereitung mittels OPV.

Auf den Bildern seht Ihr die Schaltung und einen Osziplot.

Zur Schaltung:
OPV = LM158
Poti an Pin 2 ist so groß, weil es gerade als SMD Teil da war.

Osziplot:
Es zeigt ein paar langsame Umdrehungen des Motors.
Oben: Ausgangssignal Pin 1
Unten:Eingangssignal Pin 3

Frage:
Warum hat die Schaltung so eine seltsam langsame Anstiegzeit von ca. 
0,2V/ms und die Abfallzeit ist i.O.?
Ich hatte einen schönen Rechteck erwartet...

Wäre toll wenn mir jemand auf die Sprünge helfen könnte!

Schönes Wochenende,
Anton

[Michael B. (laberkopp)]

Anton V. schrieb:
> Warum hat die Schaltung so eine seltsam langsame Anstiegzeit von ca.
> 0,2V/ms und die Abfallzeit ist i.O.?

Unterschiedliche Anstiegszeit liegt wohl auch am PhotoTransistor (er 
reagiert schnell wenn beleuchtet, die Basis entlädt langsam wenn dunkel 
weil der Strom nirgends hin kann, ist aber auf deinem Eingangsoszibild 
nicht relevant), aber der LM358 ist auch der billigste aller billigen 
OpAmps, der ist arschlangsam.

Es gibt nicht ohne Grund schnelle Komparatoren die in Mikrosekunden 
schalten wie LM393.

Und schnelle(re) OpAmps wie MC34072 (immer noch langsam, halt die 
nächste Stufe mit 13V/us) würden auch ein besseres Signal liefern (ein 
THS4211 mit 970V/us natürlich noch schneller aber für dich kaum 
beherrschbar).

[MaWin (Gast)]

Wie wäre es mit Mitkopplung?

[Harald W. (wilhelms)]

Anton V. schrieb:

> Warum hat die Schaltung so eine seltsam langsame Anstiegzeit von ca.
> 0,2V/ms

Weil man für Komparatoranwendungen eben ein Komparator-IC und
kein OPV-IC. Speziell der LM158 und dessen Abkömmlinge sind auch
allgemein als besonders langsam bekannt.

[Helmut S. (helmuts)]

Bau das mal so um, dass die Eingangsspannung im erlaubten Bereich der 
"common mode input voltage" bleibt.
0V bis Vcc-1,5V

Du musst nach der Änderung Plus- und Minus-Eingang vertauschen, falls 
dir die Polarität am Ausgang wichtig ist.

[Anton V. (anton_elfi)]

Danke für die schnellen Antworten!

Ich hab nach etwas suchen noch einen OPA343 gefunden und den gerade mal 
ausprobiert.

Läuft!

Ein krasses Forum, wo man so schnell Antwort(en) und Lösungen bekommt!
Herzlichen Dank, das Wochenende ist gerettet ;-)

Im Anhang ein Oszi Plot mit OPA343, selbes Setup wie oben.

Mercie + süße Träume!
Anton

[Helmut S. (helmuts)]

Der OPA343 erlaubt Eingangsspannungen von -0,3V bis Vcc+0,3V.
Er ist zehnmal schneller (Bandbreite, Anstiegszeit) und dank CMOS gibt 
es keine zusätzliche Ausschaltverzögerung von Transistoren bei 
Übersteuerung.

[Harald W. (wilhelms)]

Anton V. schrieb:

> Ich hab nach etwas suchen noch einen OPA343 gefunden und den gerade mal
> ausprobiert.
>
> Läuft!

...und warum kein Komparator-IC?

[... (Gast)]

> Komparator-IC?

Der ist wohl aus.


Beehren Sie uns bald wieder, aber nicht so schnell!

(Kaufhaus Patzig)

[... (Gast)]

Ansonsten schein es wie bei *uinos zu sein.

Blinkt die LED zu langsam, einfach einen schnelleren
Controller nehmen.

[Anton V. (anton_elfi)]

... Ich hatte spontan nix anderes da!

Bei der nächsten Bestellung sind Komparatoren dabei!  :-)

LG,
Anton

[Lurchi (Gast)]

Der LM358 / LM158 ist zwar langsam (ca. 0.3 V/µs), aber so langsam nun 
auch wieder nicht. Allerdings gilt die maximale slew rate für eine schon 
deutliche Differenz am Eingang (für den LM358 und ähnliche etwa > 0.1 V, 
bei FET-Typen ist ggf. mehr nötig).

Helmut S. schrieb:
> Bau das mal so um, dass die Eingangsspannung im erlaubten Bereich der
> "common mode input voltage" bleibt.
> 0V bis Vcc-1,5V

Das verlassen des Gleichtaktbereichs dürfte das Problem erklären. Der 
Engangstufe geht damit der Strom aus und sie wird dann extrem langsam. 
Das Verhalten kann dann je nach Exemplar auch unterschiedlich ausfallen.

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

Anton V. schrieb:
> Bei der nächsten Bestellung sind Komparatoren dabei

Besser ist das.

Das Hauptproblem deiner Schaltung mit dem LM158 dürfte sein, daß der mit 
seinem Ausgang zwar nahe an die negative Versorgung (hier: GND) kommt, 
aber bei weitem nicht so nahe an die positive. Bei Versorgung mit 5V 
kann er am Ausgang maximal 3V erreichen, garantiert sind sogar nur 2V 
[1].

Größere Ausgangsspannungen erreicht er in deiner Schaltung nur durch den 
Pullup-Winderstand am Ausgang. Und der ist mit 10K relativ groß. 
Insbesondere bildet er mit der Lastkapazität einen Tiefpaß, was eben zu 
den beobachteten "langsamen" Flanken führt.

Gängige Komparatoren wie LM393 haben gleich open collector Ausgänge und 
funktionieren gar nicht ohne Pullup-Widerstand. Aber auch da muß der 
Widerstand niederohmig genug sein, um mit der Lastkapazität klar zu 
kommen. Sonst nimm einen Komparator mit push-pull Ausgang.


[1] Kennwert "Output Voltage Swing". Die Werte variieren etwas, je nach 
Hersteller.

[Lurchi (Gast)]

Das Problem dürfte vor allem der Spannungsbereich für den Eingang sein. 
Bei mehr als etwa VCC-1.5 V fehlt der Eingangstufe der Basisstrom und 
sie wird damit langsam, ggf. auch extrem langsam. Ggf. hätte es schon 
gereicht die Schwelle runter zu ziehen.

Der übliche Komparator LM393 hat übrigens eine ganz ähnliche 
Eingangsstufe - d.h. das Problem mit zu hoher Spannung hat man ggf. fast 
genau so.