Moin!
Im Datenblatt zum LM358 lese ich "Output Voltage Can Also Swing to
Ground even though Operated from Only a Single Power Supply Voltage".
Weil mir die Erfahrung fehlt, wollte ich hier mal nachfragen, ob es
wirklich das bedeutet, was ich denke.
Konkret möchte ich ein Spannungssignal mit einem LM358 so
konditionieren, dass es letztlich in einen Hub von 0 - 2.56V für einen
µC ADC übersetzt wird. Meine Frage: Bildet der OpAmp die Spannungen nahe
Ground (0 V) wirklich noch sauber linear ab?
Eigentlich verstehe das Datenblatt dementsprechend, aber vielleicht
übersehe ich auch irgendwelche Randbedingungen.
Danke!
Max schrieb:> Im Datenblatt zum LM358 lese ich "Output Voltage Can Also Swing to> Ground even though Operated from Only a Single Power Supply Voltage".
Das ist nur Prosa - guck auf die Fakten.
> Meine Frage: Bildet der OpAmp die Spannungen nahe> Ground (0 V) wirklich noch sauber linear ab?
Das kommt auf den Strom und damit auf die Last an.
Im Datenblatt sind unter Electrical Characteristics als "Voltage output
swing from rail - Negativ Rail" ein paar Eckwerte angegeben und Fig.
7-12 zeigt den Spannungsabfall in Abhängigkeit vom Strom bei
verschiedenen Temperaturen.
Auch bei 10kΩ gehen ein paar Millivolt flöten. Jeder Widerstand erzeugt
bei Stromfluss einen Spannungsabfall.
Max schrieb:> Bildet der OpAmp die Spannungen nahe Ground (0 V) wirklich noch sauber> linear ab?
Nein.
Er kann nur Strom nach Masse ableiten bis ca. 0.6V.
Wenn ein Widerstand den Ausgang immer Richtung Masse zieht (z.B. der
übliche Spannungsteiler zum In- Eingang nach Masse), in den Ausgang also
kein Strom hineinfliesst, dann geht er bis ca. 50mV runter. Das hat er
mit vielen Rail-To-Rail OpAmps gemeinsam. Irgendwo dadrunter ist aber
Schluss, er kommt nie exakt auf 0, schon sein Eingangs-Offsetfehler
beträgt bis 10mV.
Dennoch ist ein Rail-To-Rail OpAmp oftmals die bessere Lösung, die haben
meist CMOS Ausgänge statt bipolarer Ausgänge und kommen näher an 0V,
auch gibt es sie deutlich genauer, mit unter 10uV Offsetspannung, jedoch
deutlich höherem Preis.
Hallo
linear bleibt die Übertragung, so lange die Gegenkopplung wirken kann.
Nahe an GND ist bei 5 mV bis 20 mV Schluß damit und der Ausgang wird
begrenzen, bevor die genau 0 V erreicht sind, zumindest laut Dabla.
Es wäre also schlau, von den 0V ein definiertes Stück weg zu bleiben,
falls der ADC da mit kann.
mfg
Moin,
Wenn irgendwie moeglich, wuerd' ich hergehen und an dem µController
einen IO-Pin wackeln lassen, und zwar synchron zur ADC Messung. Aus
diesem wackelnden Pin dann per 2 (Schottky)Dioden und 2 Kondensatoren
eine neg. Spannung generieren und damit den OpAmp speisen. Dann muss man
sich keine Sorgen ueber irgendwelche Aussteuergrenzen machen.
Gruss
WK
Max schrieb:> Konkret möchte ich ein Spannungssignal mit einem LM358 so> konditionieren, dass es letztlich in einen Hub von 0 - 2.56V für einen> µC ADC übersetzt wird.
Wenn die ADC-Eingänge sehr hochohmig sind und damit der Ausgang des
LM358 praktisch unbelastet ist, kommt dieser bis auf wenige mV (typisch
sind so 2 bis 6 mV) an die 0 V heran, mit einem Pull-Down-Widerstand von
1 kΩ erreicht man Werte von unter 1 mV. Die dominierende Fehlerquelle
ist damit nicht der Ausgang, sondern die Eingangsoffsetspannung, die bis
zu 7 mV (über den gesamten Temperaturbereich sogar 9 mV) betragen kann.
Oft sind für Anwendungen, wo die Ausgangsspannung dicht bis an die Rails
heranreichen soll, Opamps mit Mosfetausgängen die bessere Wahl. Für
deine Anwendung würde bspw. der von Karl vorgeschlagenen TLC272 (bzw.
der TLC277 mit geringerer Offsetspannung) ganz gut passen.
Gerhard schrieb:> Naja, so kommt man schon auf 0V, falls der Ausgangsstrom gegen GND> gerichtet ist.> Gerhard
Uff, mit so einer Diode erheben sich starke Asymmetrien bei der
Ausgangsspannungsregelung, raufregeln geht schneller als runterregeln,
beim Runterregeln ist die Kompensation des OpAmps ausser Funktion
gesetzt. Das gibt oft instabile Regelschleifen, nichts was man in der
Realität haben will.
Und seit mehr als einem Jahr gibt es die verbesserten 358B bzw 2904B.
Macht sich vor allem in den Eingangs Parametern bemerkbar.
Die Teile sind halt extrem günstig,
Dergute W. schrieb:> Moin,>> Wenn irgendwie moeglich, wuerd' ich hergehen und an dem µController> einen IO-Pin wackeln lassen, und zwar synchron zur ADC Messung. Aus> diesem wackelnden Pin dann per 2 (Schottky)Dioden und 2 Kondensatoren> eine neg. Spannung generieren und damit den OpAmp speisen. Dann muss man> sich keine Sorgen ueber irgendwelche Aussteuergrenzen machen.
Diese Wackel-Methode gefällt mir sehr. Das Wackeln ist immer für etwas
gut. Eine Erkenntnis die vor 300 Jahren begann, weil vor 300 Jahren
wurde entdeckt, dass der Mond wackelt...
https://www.wissen.de/mond-wackelt-sich-um-die-erde
Gruss und viel Spass
Thomas
Es gibt lineare negativ Spannungsregler mit fix 0.2V Ausgangsspannung.
Für genau den Anwendungszweck dass man eigentlich unipolar ist, aber
doch sauber bis auf 0V runter kommen muss.
MaWin schrieb:> Gerhard schrieb:>> Naja, so kommt man schon auf 0V, falls der Ausgangsstrom gegen GND>> gerichtet ist.>> Gerhard>> Uff, mit so einer Diode erheben sich starke Asymmetrien bei der> Ausgangsspannungsregelung, raufregeln geht schneller als runterregeln,> beim Runterregeln ist die Kompensation des OpAmps ausser Funktion> gesetzt. Das gibt oft instabile Regelschleifen, nichts was man in der> Realität haben will.
Dagegen hilft ein C über der Diode ...
asd schrieb:> Es gibt lineare negativ Spannungsregler mit fix 0.2V Ausgangsspannung.> Für genau den Anwendungszweck dass man eigentlich unipolar ist, aber> doch sauber bis auf 0V runter kommen muss.
Ein bekannter Trick ist die Verwendung eines Optokopplers, um -0,6V zu
erzeugen. Viel Leistung braucht man ja nicht.
John D. schrieb:> Ein bekannter Trick ist die Verwendung eines Optokopplers, um -0,6V zu> erzeugen.
Wie soll das gehen? Soll sich der Optokoppler die -0,6 Volt aus den
Rippen schneiden?
Michael M. schrieb:>> Wie soll das gehen? Soll sich der Optokoppler die -0,6 Volt aus den> Rippen schneiden?
Was macht wohl eine von einer LED beleuchtete Fotodiode?
John D. schrieb:> Was macht wohl eine von einer LED beleuchtete Fotodiode?
Ach soo. Ich habe jetzt an einen Fototransistor im Optokoppler gedacht.
Naja, ob die Fotodiode wirklich bis zu 0,6V erzeugt, muss ich gleich mal
ausprobieren. Ansonsten habe ich jetzt wieder was dazugelernt 👍
Bipolare OPV haben eine Sättigungsspannung nach oben (also zu VCC) und
unten (zu GND). Weil eben Transistoren drin sind, die das nun einmal
haben.
Das Datenblatt des LM358 kann man das in Fig. 7-11 und 7-12 sehen.
In den Charakteristiken ist der Parameter Vo "Voltage output swing from
rail". Und das ist Typisch 0,75V, mit 10k am Ausgang 5mV.
Das klingt gut, aber Vorsicht:
Wenn du den Ausgang in einen ADC führst, dann muss man berücksichtigen
dass dieser (je nach Typ und Samplerate) einen Strom in den OPV drückt,
und den bekommt der 10k nur mit einer Zeitkonstante weg. Was das Samplen
sehr langsam macht oder zu falschen Ergebnissen führt.
Eine gute Option um das wegzubekommen, ist es einen DC-Offset auf z.B.
VCC/2 in der Schaltung einzubauen.
Rail2Rail-OPV helfen nur bedingt, weil Strom sinken bei 20mV auch einem
guten Rail2Rail-OPV Schweißperlen auf die Stirn treibt (Stichwort
"output headroom) ;-)
Michael M. schrieb:> Ich habe jetzt an einen Fototransistor im Optokoppler gedacht.
Jeder Fototransistor im Koppler ist gleichwertig zu 2 Fotodioden .-)
> Naja, ob die Fotodiode wirklich bis zu 0,6V erzeugt
Das tut sie.
Entsprechende Schaltungsvorschläge gibt es seit den 70er Jahren des
letzten Jahrhunderts.
Andrew T. schrieb:> Jeder Fototransistor im Koppler ist gleichwertig zu 2 Fotodioden .-)
Ja, aber nur wenn die Fotodioden antiseriell geschaltet sind.-)
Ich habe jetzt aus Spaß einen Optokoppler mit Fototransistor (LTV817C)
eingangsseitig mit 20mA betrieben, es kommen am Transistor nur 300uV
(300 Mikrovolt) raus! Einen Optokoppler mit Fotodiode hab ich gerade
leider nicht da.
Michael M. schrieb:> Ich habe jetzt aus Spaß einen Optokoppler mit Fototransistor (LTV817C)> eingangsseitig mit 20mA betrieben, es kommen am Transistor nur 300uV> (300 Mikrovolt) raus
Wie willst du bei einem zweipoligen Phototransistor ohne herausgeführten
Basisanschluss an die Photodiodenspannung kommen ?
Andrew T. schrieb:>> Naja, ob die Fotodiode wirklich bis zu 0,6V erzeugt>> Das tut sie.> Entsprechende Schaltungsvorschläge gibt es seit den 70er Jahren des> letzten Jahrhunderts.
Die Frage ist eher, was so ein Optokoppler mit Diode bei welchem
IRED-Strom überhaupt an Strom liefert. Sollte deutlich über dem
Ruhestrom des OPV liegen, sonst knickt die PD gleich ganz ein ...
Die 300µA des LM358 sind jedenfalls recht herausfordernd ...
Michael M. schrieb:> Naja, ob die Fotodiode wirklich bis zu 0,6V erzeugt, muss ich gleich mal> ausprobieren.
Bei jedem Solarpanel siehst du, dass die Spannung schnell erzeugt ist,
wenn keine Last dran hängt.
MaWin schrieb:> Michael M. schrieb:>>> Ich habe jetzt aus Spaß einen Optokoppler mit Fototransistor (LTV817C)>> eingangsseitig mit 20mA betrieben, es kommen am Transistor nur 300uV>> (300 Mikrovolt) raus>> Wie willst du bei einem zweipoligen Phototransistor ohne herausgeführten> Basisanschluss an die Photodiodenspannung kommen ?
Wie wollen machen? Du zeichnen.
> von MaWin (Gast)15.02.2022 14:43
Der Psychopath kriegt nur Gestammel hin und ist noch nicht mal in der
Lage seinen Namen ins Gastnamenfeld zu schreiben sondern kopiert einfach
'MaWin' dort hin.
MaWin schrieb:> Wie wollen machen? Du zeichnen.
Nix zeichnen. Direkt testen!
Ich habe hier nämlich noch einen CNY17-3. Den werde ich jetzt testen und
an Basis und Emitter die Spannung abgreifen.
Michael M. schrieb:> Ich habe hier nämlich noch einen CNY17-3. Den werde ich jetzt testen und> an Basis und Emitter die Spannung abgreifen.
Ich würde Basis und Kollektor nehmen.
Bei 10mA Eingangsstrom am CNY17-3 kommen am Ausgang zwischen Basis und
Emitter tatsächlich 0,5V raus, aber bereits bei einer Belastung mit
einem 10k Widerstand bricht die Spannung auf 0,1V zusammen.
Yalu X. schrieb:> Ich würde Basis und Kollektor nehmen.
Das ist deutlich besser. Bei einer Belastung von 10k bricht die Spannung
nur noch um 0,05V zusammen, also auf 0,45V.
Aber mit einem 1k Widerstand als Last zwischen Basis (+) und Kollektor
(-) bricht die Spannung dann doch auf 0,1V zusammen. Da hilft auch keine
Eingangsstromerhöhung auf 20mA mehr.
Michael M. schrieb:> Aber mit einem 1k Widerstand als Last zwischen Basis (+) und Kollektor> (-) bricht die Spannung dann doch auf 0,1V zusammen. Da hilft auch keine> Eingangsstromerhöhung auf 20mA mehr.
Solarenergie war noch nie der Knaller, nur mit Subventionen zu ertragen.
Windkraft ist besser. Hast Du einen Lüfter im Gerät, vor dem man einen
zweiten als Generator anordnen kann?
;-)
Michael M. schrieb:
> Aber mit einem 1k Widerstand als Last zwischen Basis (+) und Kollektor> (-) bricht die Spannung dann doch auf 0,1V zusammen. Da hilft auch keine> Eingangsstromerhöhung auf 20mA mehr.
100µA - reicht nicht für den genannten OPV ...
Jens G. schrieb:> 100µA - reicht nicht für den genannten OPV ...
Aber evtl. für den ADC-Eingang. Ich würde den Optokoppler an den Ausgang
des Opamp und nicht an dessen Vss-Pin anschließen.
Yalu X. schrieb:> ch würde den Optokoppler an den Ausgang> des Opamp und nicht an dessen Vss-Pin anschließen.
Richtig.
Genauer gesagt an den Fußpunkt des 10k widerstandes der an den Ausgang
des OP kommt.
Andrew T. schrieb:> Genauer gesagt an den Fußpunkt des 10k Widerstandes der an den Ausgang> des OP kommt.
Also quasi so. Das hat sogar den Vorteil, dass GND erhalten bleibt.
MaWin schrieb im Beitrag #6980307:
> Da kannst gleich eine Diode auch nehmen.
Wieso eine Diode? Dir ist schon klar, dass es sich bei dem Transistor um
den Fototransistor eines Optokopplers handelt?
@anderer MaWin: Ich bestätige hiermit, dass der zitierte Beitrag nicht
von dir kommt. Du kannst dir also den Hinweis mit dem "Psychopathen"
sparen.
MaWin schrieb im Beitrag #6980307:
> Hat das auch jemals wer probiert /
Ich habe hier sogar noch einen LM358. Ich muss das wohl doch in Echt auf
dem Steckbrett ausprobieren, sonst glaubt das keiner, ich kann mir auch
kaum vorstellen dass das so klappt. Kann aber noch dauern. Jetzt geht's
aber erst einmal mit Mademoiselle zu Real (einmal hin, alles drin).
MaWin schrieb:
> Da kannst gleich eine Diode auch nehmen.
Keine Ahnung von der Materie, nicht mal den Thread halbwegs verfolgt,
aber Klappe aufreißen, und sich auch noch "MaWin" nennen dabei.
Das hätten Dir zum Glück eh nur wenige abgekauft. Willst Du MaWin so
dringend schaden, daß Du Dich selbst als Nichtschecker outest?
Das versteh einer. Echt KRANK.
MaWin schrieb im Beitrag #6981542:
> Und schon probiert?
Endlich bin ich mal dazu gekommen, dass auszuprobieren. Aber es
funktioniert leider nicht!
Der CNY17 kann noch so stark gegen den LM358 ankämpfen, er verliert den
Kampf immer. Der LM358 ist stärker! Auch wenn ich den R1 von 10k auf 1k
verkleinere. Sogar wenn ich den R1 durch eine Drahtbrücke ersetze
(Foto), so wie MaWin das vorgeschlagen hat:
MaWin schrieb:> Ich denk, die 10k kannst du dir sparen.
Es bleiben in jedem Fall immer 4,2mV am Ausgang stehen. Den
nichtinvertierenden Eingang habe ich mit 10k an GND geschaltet und mit
den beiden Widerständen 22k und 10k, rein prophylaktisch eine
Verstärkung von 3,2 eingestellt. Vcc sind 12V und ILED sind 10,8mA.
Michael M. schrieb:> Es bleiben in jedem Fall immer 4,2mV am Ausgang stehen.
Das ist vermutlich die (verstärkte) Offsetspannung. Auch der Biasstrom
und der dadurch verursachte Spannungsabfall am 10kΩ-Widerstand am
Eingang trägt ein wenig dazu bei. Wenn du den 10kQ-Widerstand weglässt,
sollte die Ausgangsspannung etwas herunter gehen, aber vermutlich um
weniger als 1mV.
Michael M. schrieb:> Es bleiben in jedem Fall immer 4,2mV am Ausgang stehen. Den> nichtinvertierenden Eingang habe ich mit 10k an GND geschaltet und mit
Schalte den 10k doch mal gegen +Ub anstatt Masse, damit der LM358 sich
auch wirklich genötigt fühlt, die 0V-Grenze unterschreiten zu wollen.
Ansonsten ist das wohl die Offset-Spannung des OPV, was Du da so siehst.
Und was gibt (zur Gegenprobe) der Optokoppler aus, wenn Du den mal nicht
an den OPV-Ausgang angeschlossen hast (also sozusagen im Leerlauf)
Jens G. schrieb:> Schalte den 10k doch mal gegen +Ub anstatt Mass
Yep,
gegen GND passiert bei meiner Schaltung nichts, auch bei umgepolter LED.
Ist eben eine andere Ausgangsstufenbeschaltung.
Totem pole wie bei 741 ist es nicht,
eher open collector mäßig.
ciao
gustav
Yalu X. schrieb:> Wenn du den 10kQ-Widerstand weglässt,> sollte die Ausgangsspannung etwas herunter gehen, aber vermutlich um> weniger als 1mV.
Tatsächlich! Und zwar genau um 0,8mV. Also von 4,2mV auf 3,4mV.
Jens G. schrieb:> Schalte den 10k doch mal gegen +Ub anstatt Masse, damit der LM358 sich> auch wirklich genötigt fühlt, die 0V-Grenze unterschreiten zu wollen.
Das will der gar nicht. Es bleiben dann sogar noch 0,7V stehen. Ohne
Last sind es wieder die gewohnten 3,4 bzw. 4,2mV.
Jens G. schrieb:> Und was gibt (zur Gegenprobe) der Optokoppler aus, wenn Du den mal nicht> an den OPV-Ausgang angeschlossen hast (also sozusagen im Leerlauf)
Der schmeisst im Leerlauf (B-C) 0,5V raus:
Michael M. schrieb:> Yalu X. schrieb:>>> Ich würde Basis und Kollektor nehmen.>> Das ist deutlich besser. Bei einer Belastung von 10k bricht die Spannung> nur noch um 0,05V zusammen, also auf 0,45V.
Mir persönlich tun die 4,2mV am Ausgang nicht weh. Dafür mache ich nicht
den Aufwand mit dem OK.
