Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Seltsames Verhalten OP07CP


von Manu (Gast)


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Hallo,

ich hatte in einer Schaltung Probleme mit einem OP07CP, also habe ich 
ihn mal ganz simpel als Komparator auf einem Steckbrett aufgebaut und 
beide Eingänge je an einen Spannungsteiler angeschlossen, der eine 
zwischen Masse und 1V einstellbar (Referenz), der andere im ganzen 
Bereich bis 12V (eigentlicher Eingang).

Zuerst habe ich einmal gemerkt, dass das ganze nur funktioniert, wenn 
die Referenz am nicht-invertierenden Eingang liegt. Ansonsten bleibt der 
OPV am ausgang auf der maximalen Spannung. Das ist offenbar meiner 
asymmetrischen Spannungsversorgung geschuldet – korrekt? Hier bräuchte 
ich dann wohl einen OPV mit "Input voltage range extends below ground", 
wenn ich das richtig verstanden habe. Da habe ich den AD820 als 
Pin-gleichen Ersatz gefunden.

Weiter fiel mir aber auf, dass ich die Spannung am Eingang mit der 
niedrigeren Spannung (kann nur grad nicht mehr sagen, obs bei 
invertierender, nicht-invetierender oder bei beiden Beschaltungen war) 
mit dem anderne Eingang beeinflussen kann, wenn ich den Spannungsteiler 
dort abtrenne, sogar im Bereich mehrerer V. Woran liegt das? Laut 
Datenblatt kann die Differenzspannung ja bis zu 30V betragen.

Nun hat der OP07CP ja Pins für den Offsetabgleich. Diese habe ich 
unbeschaltet gelassen. Liegt es vielleicht daran? So genau brauche ich 
ihn eigentlich nicht, dass ich den Abgleich machen müsste, aber kann ich 
die Pins "in der Luft" lassen oder muss ich sie auf Betriebsspannung 
legen (analog AD820: auf Masse) legen?

Lieben Dank und Gruß
Manu

von hinz (Gast)


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Der OP07 hat keinen R2R Eingang, du musst wenigstens 1V (besser 2V) von 
den Versorgungsanschlüssen weg bleiben.

von Anja (Gast)


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Manu schrieb:
> also habe ich
> ihn mal ganz simpel als Komparator auf einem Steckbrett aufgebaut

Ein (Präzisions-)Operationsverstärker ist kein Komparator!

Schau dir mal die Innenbeschaltung im Datenblatt bei Analog Devices an.
Da sind insgesamt 4 Schutzdioden die die Differenzspannung an den 
Eingängen auf ca +/-1.4V begrenzen.

Gruß Anja

von Manfred (Gast)


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Anja schrieb:
> Ein (Präzisions-)Operationsverstärker ist kein Komparator!

.. und lässt sich bei geeigneter Beschaltung dennoch als solcher 
benutzen.

von Manu (Gast)


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hinz schrieb:
> Der OP07 hat keinen R2R Eingang, du musst wenigstens 1V (besser
> 2V) von
> den Versorgungsanschlüssen weg bleiben.
Ok, das hatte ich ja vermutet.


Anja schrieb:
> Ein (Präzisions-)Operationsverstärker ist kein Komparator!
>
> Schau dir mal die Innenbeschaltung im Datenblatt bei Analog Devices an.
> Da sind insgesamt 4 Schutzdioden die die Differenzspannung an den
> Eingängen auf ca +/-1.4V begrenzen.
>
> Gruß Anja
Hmm, ich hatte deshalb gestöbert und einen Thread gefunden, in dem 
jemand schrieb, das wäre anhand der Differential input voltage im 
Datenblatt erkennbar. Wäre die im Bereich üblicher Dioden, dann wären 
ebensolche verbaut und die Eingänge begrenzt. Da die beim OP07 bei 30V 
liegt, hab ich mir den inneren Schaltplan nicht mehr angeschaut – danke 
für den Hinweis :-)


Der AD820 müsste dann aber funktionieren, auch ohne angeschlossenen 
Offsetabgleich?

von hinz (Gast)


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Manu schrieb:
> Der AD820 müsste dann aber funktionieren,

Möglich.


> auch ohne angeschlossenen
> Offsetabgleich?

Der muss nicht belegt sein.


Aber weshalb nimmst du nicht einfach einen richtigen Komparator?

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Wer die Eingänge des OP07 derartig vergewaltigt, baucht sich nicht 
wundern, wenn er nicht mehr funktioniert. Bei Experimenten sollten 
zumindest antiparallele Schutzdioden zusätzlich an den Eingängen 
angeschlossen sein.


mfG

von Manu (Gast)


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hinz schrieb:
> Manu schrieb:
>> Der AD820 müsste dann aber funktionieren,
>
> Möglich.
>
>> auch ohne angeschlossenen
>> Offsetabgleich?
>
> Der muss nicht belegt sein.
>
> Aber weshalb nimmst du nicht einfach einen richtigen Komparator?
Ok, danke! Warum keinen Komparator? Weil ich noch keine 
(übersichtliche!) Möglichkeit gefunden habe, anhand meiner Eckdaten 
einen passenden aus der Menge herauszusuchen. Und langjährige Erfahrung 
habe ich leider auch keine :-)


Christian S. schrieb:
> Wer die Eingänge des OP07 derartig vergewaltigt, [...]
Warum ist ein Betrieb innerhalb der im Datenblatt angegebenen 
Bedingungen eine Vergewaltigung?

von Manu (Gast)


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Bzw. Nachtrag: In der Originalschaltung (übrigens mit Schutzdioden...) 
ist der OP als Integrator beschaltet, auch deshalb kein Komparator. Als 
Komparator ist der OP nur auf dem Steckbrett, um jegliche andere Fehler 
auszuschließen und nur die Schaltschwelle zu überprüfen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Manu schrieb:
> Christian S. schrieb:
>> Wer die Eingänge des OP07 derartig vergewaltigt, [...]
> Warum ist ein Betrieb innerhalb der im Datenblatt angegebenen
> Bedingungen eine Vergewaltigung?
In deinem Fall ist der Abschnitt 7.5 im Datenblatt 
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/op07.pdf relevant.

Manu schrieb:
> Da die beim OP07 bei 30V liegt
Diese 30V ist dann genau der Wert, bei dem der OP kaputt gehen kann. Er 
wird aber schon lange vorher nicht mehr wie geünscht funktionieren.

Oder kurz: man legt seine Schaltung nicht nach den Absolute Maximium 
Ratings aus. Sondern man überprüft zwischendurch mal, ob die erreicht 
oder überschritten werden könnten.

: Bearbeitet durch Moderator
von Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)


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Hallo zusammen.

Wer wagt es hier, Anja zu widersprechen?

73
Wilhelm

PS: Was sie sagt, hat nicht nur Hand und Fuss sondern Hände und Füsse; 
mehr als ein griechisches Fabelwesen je hätte haben können.
Chapeau liebe Anja.

: Bearbeitet durch User
von Pandur S. (jetztnicht)


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Es gibt zwei Zauberwoerter, welche man anschauen sollte :
- Input common mode voltage
- input differential voltage

von Hp M. (nachtmix)


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Manu schrieb:
> Warum keinen Komparator? Weil ich noch keine
> (übersichtliche!) Möglichkeit gefunden habe, anhand meiner Eckdaten
> einen passenden aus der Menge herauszusuchen. Und langjährige Erfahrung
> habe ich leider auch keine :-)

Und deshalb verwendest du dann irgend etwas, das überhaupt nicht als 
Komparator spezifiziert ist?
Diese Logik erschliesst sich mir nicht.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Man kann auch mit einem Ferrari einen Pflug ziehen, er hat die passende 
Menge an Pferdestaerken.

von Manu (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> In deinem Fall ist der Abschnitt 7.5 im Datenblatt
> https://www.ti.com/lit/ds/symlink/op07.pdf relevant.
Welcher Wert dort? Ich würde hier nicht fragen, wenn ich schon alles 
wüsste. Ich verlange auch nicht nach vorgekauten Fertiglösungen, ich 
bitte lediglich um einen Tipp, damit ich es verstehen kann.


Lothar M. schrieb:
> Diese 30V ist dann genau der Wert, bei dem der OP kaputt gehen kann. Er
> wird aber schon lange vorher nicht mehr wie geünscht funktionieren.
>
> Oder kurz: man legt seine Schaltung nicht nach den Absolute Maximium
> Ratings aus. Sondern man überprüft zwischendurch mal, ob die erreicht
> oder überschritten werden könnten.
Die Maxwerte sind aber im Abschnitt 7.1... Nur wie soll ich denn bei 
einer Betriebsspannung von 12V überhaupt jemals an die 30V ran kommen?!


Joggel E. schrieb:
> Es gibt zwei Zauberwoerter, welche man anschauen sollte :
> - Input common mode voltage
> - input differential voltage
Und es gibt Beiträge, die man lesen sollte... und dann merken würde, 
dass ich mich mit der Input differential voltage schon befasst habe. Für 
die Common mode input voltage wäre jedenfalls ein kurzer Satz zum 
Verständnis hilfreich, wie ich die einordnen kann. Denn auch hier sehe 
ich nicht, wo meine geschilderten Bedingungen außerhalb dieser Werte 
liegen.


Hp M. schrieb:
> Und deshalb verwendest du dann irgend etwas, das überhaupt nicht als
> Komparator spezifiziert ist?
> Diese Logik erschliesst sich mir nicht.
Lies bitte meinen Nachtrag dazu, dann erschließt es sich dir vielleicht.

Abgesehen davon, hast du eine bessere Idee, was du in meiner Situation 
tun würdest? Ich bin ganz offen, denn genau deshalb habe ich ja hier 
meine Frage gestellt! Bloß festzustellen dass die Ausgangssituation 
nicht gut ist, war nichts Neues...


Joggel E. schrieb:
> Man kann auch mit einem Ferrari einen Pflug ziehen, er hat die
> passende
> Menge an Pferdestaerken.
Hast du auch was Konstruktives beizutragen oder kannst du nur dumme 
Sprüche klopfen?


Gruß an alle, die helfen wollen :-)
Manu

von Jens G. (jensig)


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Manu (Gast) schrieb:

>Lothar M. schrieb:
>> Diese 30V ist dann genau der Wert, bei dem der OP kaputt gehen kann. Er
>> wird aber schon lange vorher nicht mehr wie geünscht funktionieren.
>>
>> Oder kurz: man legt seine Schaltung nicht nach den Absolute Maximium
>> Ratings aus. Sondern man überprüft zwischendurch mal, ob die erreicht
>> oder überschritten werden könnten.
>Die Maxwerte sind aber im Abschnitt 7.1... Nur wie soll ich denn bei
>einer Betriebsspannung von 12V überhaupt jemals an die 30V ran kommen?!

Durch eine Fremdspannung?
Aber egal, wie man aus dem DB herauslesen kann, ob der OPV für 
Komparatorbetrieb geeignet ist, wird wohl auch der Lothar nicht sagen 
können. Keiner der dort genannten Kennwerte spricht dagegen.
Beim AD-DB hätte man zwar noch den vagen Hinweis auf 
Eingangsschutzdioden, aber würde man das genau nehmen, dann gäbe es bei 
einer Diff von paar Volt einen satten Kurzschluß. Ist aber nicht der 
Fall. Die Eingänge werden dann aber vielleicht einiges mehr an Strom 
ziehen. das ist aber nirgends spezifiziert.
Aber eigentlich isses ganz einfach: bei einem OPV, der nicht explizit 
als komparatorgeeignet ausgewiesen wird, sollte man vorsichtig sein 
bezüglich seinem Einsatz als Komparator, da diverse Eigenschaften dem 
etwas entgegenstehen könnten. Z.B. Schaltgeschwindigkeit, 
Eingangsspannungsbereich.
Andererseits sagt das DB nix gegen einen Einsatz als Komparator aus. So 
gesehen sollte man davon ausgehen können, daß er als Komparator 
grundsätzlich funktionieren sollte, und solange man die Grenzwerte 
beachtet.
Bis jetzt haben die Leute hier nur um den heißen Brei herumgeredet, 
indem hier nur darauf hingewiesen wurde, daß der kein Komparator sei. 
Das ist aber bei Deinen eingangs genannten Beobachtungen überhaupt nicht 
der Grund. Der wahre Grund ist einfach der, daß Du die Eingänge nicht im 
empfohlenen Bereich benutzt, sondern knallhart bis an die 
Betriebsspannungspegel rangehst. Und da ist er nun mal undefiniert in 
seinem Verhalten.
Der Effekt, daß der eine Eingang den anderen mitzieht, liegt auch daran, 
oder evtl. auch an den Eingangsdioden.

Also sorge einfach dafür, daß Du nicht in der Nähe der 
Betreibsspannungen operierst, und die Eingänge nicht zu hochohmig 
beschaltet werden, dann sollte der auch für 0815-Komparator-Zwecke 
funktionieren.

von Rainer V. (a_zip)


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Manu schrieb:
> Lies bitte meinen Nachtrag dazu, dann erschließt es sich dir vielleicht.

Auch durch deine Nachträge kann ich nicht erkennen, was du wirklich 
willst. Sorry. Aber die Hinweise, dass du den OP mit deiner 
"Versuchsanordnung" einfach nur "vergewaltigst", möchtst du ja 
ignorieren. Und selbst wenn der OP dann nicht als Komparator mißbraucht 
werden soll, sondern als Integrierer arbeiten soll, dann würde man auch 
dies anders testen...um, was auch immer, heraus zu bekommen?!
Gruß Rainer

von Udo S. (urschmitt)


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Manfred schrieb:
> Anja schrieb:
>> Ein (Präzisions-)Operationsverstärker ist kein Komparator!
>
> .. und lässt sich bei geeigneter Beschaltung dennoch als solcher
> benutzen.

Klar, man kann auch mit einer teuren Friseurschere den Rasen schneiden.

Manu schrieb:
> Joggel E. schrieb:
>> Man kann auch mit einem Ferrari einen Pflug ziehen, er hat die
>> passende
>> Menge an Pferdestaerken.
> Hast du auch was Konstruktives beizutragen oder kannst du nur dumme
> Sprüche klopfen?

War doch ein passender Vergleich.

Siehe:
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/OP07.pdf
1. Es ist ein Präzisions-OP für präzise Messungen, Low Offset etc.
Nirgends in der Beschreibung steht was von "general purpose" oder gar 
"Comparator".
2. Er ist mit symmetrischer Versorgung angegeben. Wenn man das sieht, 
dann sollte es ganz massiv klingeln, falls man einen OP für unipolarer 
Versorgung sucht.
3. Nach diesem Klingeln kann man sich ja mal kurz die Abs. Ratings 
anschauen und vieleicht auch mal die Innenschaltung. Dann würde man 
sehen, daß er keine große Differenzen der Eingänge zulässt und auch 
nicht an die Rails kommt.
4. Ein Komparator sollte schnell schalten, also schaut man sich mal die 
Slew Rate an. Die ist mit 0,1 bis 0,3 V/µs schnarchlangsam.
5. ...

Manu, Erfahrung muss man sammeln, also mach das und ignoriere Posts die 
unfreundlich sind, aber erwarte in einem Forum von Technikern und Ings 
keine Bauchpinselei.
Im dem Sinn viel Spass beim Basteln

: Bearbeitet durch User
von DS2 (Gast)


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Zum Thema vergewaltigen von OpAmps als Komparator habe ich noch dieses 
schöne Dokument, da ich da auch schon Lehrgeld bezahlt habe:
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/AN-849.pdf 
(Application Note - Using Op Amps as Comparators)

Und diesen Satz daraus sollte man sich hinter die Ohren schreiben:
"However, the best advice on using an op amp as comparator is
very simple—don’t!"

von Manu (Gast)


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Jens G. schrieb:
> Der wahre Grund ist einfach der, daß Du die Eingänge nicht im
> empfohlenen Bereich benutzt, sondern knallhart bis an die
> Betriebsspannungspegel rangehst. Und da ist er nun mal undefiniert in
> seinem Verhalten.
> Der Effekt, daß der eine Eingang den anderen mitzieht, liegt auch daran,
> oder evtl. auch an den Eingangsdioden.
>
> Also sorge einfach dafür, daß Du nicht in der Nähe der
> Betreibsspannungen operierst, und die Eingänge nicht zu hochohmig
> beschaltet werden, dann sollte der auch für 0815-Komparator-Zwecke
> funktionieren.
Ok, danke für die klaren bzw. klärenden Worte! In der eigentlichen 
Schaltung sind sowieso zwei Dioden antiparallel zwischen den Eingängen, 
da die Spannung über einem Shunt überwacht werden soll 
(Strombegrenzung), und die wird maximal bei wenigen hundert mV liegen.

Im Vorbild werkelt ein MCP 601. Wie ich jetzt dank einiger der Beiträge 
hier (wie deinem) weiß, hätte ich im Datenblatt diese Angaben:
• Single-Supply
• Rail-to-Rail Output
• Input Range Includes Ground
...auch bei meinem OP suchen müssen. Mir war nicht bewusst, dass das mit 
dem Betriebsspannungspegel auch für Masse gilt, wenn die Versorgung 
asymmetrisch ist.


Rainer V. schrieb:
> Auch durch deine Nachträge kann ich nicht erkennen, was du wirklich
> willst. Sorry. Aber die Hinweise, dass du den OP mit deiner
> "Versuchsanordnung" einfach nur "vergewaltigst", möchtst du ja
> ignorieren.
Nein, ignorieren möchte ich nicht, aber eine Erklärung haben anstatt nur 
einem muffeligen "Bäh, du baust Scheiße" ohne es zu begründen.


Rainer V. schrieb:
> Und selbst wenn der OP dann nicht als Komparator mißbraucht
> werden soll, sondern als Integrierer arbeiten soll, dann würde man auch
> dies anders testen...um, was auch immer, heraus zu bekommen?!
Ich wollte eben erst einmal ausschließen, dass es an der 
Integrierer-Beschaltung liegt. Was ja erfolgreich war...

Udo S. schrieb:
> 2. Er ist mit symmetrischer Versorgung angegeben. Wenn man das sieht,
> dann sollte es ganz massiv klingeln, falls man einen OP für unipolarer
> Versorgung sucht.
Leider nicht. Ich habe in den letzten Monaten bestmöglich versucht, mir 
das ganze Thema anzueignen, aber dass man auch bei 
Gleichspannungssignalen eine symmetrische Versorung oder spezielle Typen 
braucht, hatte ich bis dato nicht auf dem Schirm.


Udo S. schrieb:
> 3. Nach diesem Klingeln kann man sich ja mal kurz die Abs. Ratings
> anschauen und vieleicht auch mal die Innenschaltung. Dann würde man
> sehen, daß er keine große Differenzen der Eingänge zulässt und auch
> nicht an die Rails kommt.
Nunja, zum Glück hat Anja auf ein alternatives Datenblatt hingewiesen, 
in meinem ursprünglichen waren die Dioden nämlich gar nicht 
eingezeichnet. Und rein von der Input differential voltage waren die 
nicht erkennbar. Die Rails - wie gesagt, habe ich erst jetzt begriffen.


Udo S. schrieb:
> Manu, Erfahrung muss man sammeln, also mach das und ignoriere Posts die
> unfreundlich sind, aber erwarte in einem Forum von Technikern und Ings
> keine Bauchpinselei.
> Im dem Sinn viel Spass beim Basteln
Ja... Danke :-)


Gruß
Manu

von Jens G. (jensig)


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> Single-Supply

Single-Supply in dem Sinne gibt's gar nicht als OPV-Art, denn die Dinger 
kannste genau so auch mit Dual-Supply betreiben. Das ist eher nur eine 
Betriebsart, wofür die Single-Supply-OPV aber besonders günstige 
Eigenschaften mitbringen, die man ausnutzen kann.
Man will damit nur andeuten, daß die Dinger (weitestgehend) an Ein- 
und/oder Ausgang bis an die Betriebsspannungen aussteuerbar sind, also 
eben R2R, und damit Dual-Supply nicht (immer) nötig ist, und das 
Massebezugspotential gleich dem neg. Betriebsspannungsanschluß 
entspricht.
Soll der Ausgang aber bis auf exakt 0V runter gehen können (also selbst 
unter den mV-Bereich oder darunter), dann sind aber auch die R2R bzw. 
Single-Supply-OPVs überfordert, und man braucht dann trotzdem eine 
kleine negative Hilfsspannung, womit das ganze dann doch wieder zu 
Dual-Supply mutiert.

von Rainer V. (a_zip)


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Manu schrieb:
> ...auch bei meinem OP suchen müssen. Mir war nicht bewusst, dass das mit
> dem Betriebsspannungspegel auch für Masse gilt, wenn die Versorgung
> asymmetrisch ist.

Es gilt einfach immer alles...auch wenn dir das jetzt nicht wirklich 
hilft. Und obwohl sehr chaotisch, kann ich doch deine Herangehensweise 
etwas verstehen. Du hast echt keine große Ahnung!? Aber ok, dann mach 
das weiter, was du machst. Und du hast sicher keinen Zugriff auf die 
Originalschaltung? Das würde die Sache nämlich durch vergleichende 
Messungen erheblich vereinfachen. Ansonsten stocherst du halt durch 
Möglichkeiten, die dir gerade durch den Kopf gehen. Systematik wäre 
etwas anderes, aber vielleicht kommt ja trotzdem was raus...
Viel Glück und Gruß
Rainer

von Rainer V. (a_zip)


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Und vielleicht noch mal als Hinweis, der OP07, wenn auch schon etwas 
betagt, ist ein Präzisionsop, den man in der Messtechnik einsetzt. Wie 
bist du überhaupt auf den gekommen??? Ist er in der Originalschaltung 
auch drin? Und warum versuchst du dann nicht einfach, die 
Eingangsspannung der Originalschaltung zu simulieren bzw. erst mal zu 
verstehen...dann kannste auch mit deinem konkreten OP simulieren.
Gruß Rainer

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