LM358P als Subtrachierer kommt nicht bis 0V

[Rechner (Gast)]

Hallo zusammen,

ich verwende einen LM358P als Subtrahierer wie in der angehängten 
Schaltung. Die Widerstände sollten eigentlich 5.6k und 2.2k sein, aber 
ich habe meine durchgemessen und die exakten Werte reingeschrieben.

So wie die Schaltung aufgebaut ist, sollte am Ausgang eigentlich 0V 
anliegen, stattdessen liegt da aber 0.76V an, obwohl der LM358 
eigentlich das 0V Rail erreichen kann.

Wenn ich beide Eingänge stattdessen auf GND lege, habe ich tatsächlich 
0V am Ausgang.

Ist der LM358P das Problem oder habe ich etwas anderes übersehen?

Die LTSpice Simulation mit einem LM358 Modell zeigt einen Wert von 
0.003V am Ausgang. Auch andere Opamps haben alle Werte von <0.2V

[(prx) A. K. (prx)]

Rechner schrieb:
> obwohl der LM358 eigentlich das 0V Rail erreichen kann.

... aber dabei nur sehr wenig Strom verkraftet. Siehe Datasheet.

[Rechner_ (Gast)]

Wo genau auf das Datasheet kann ich schauen?

Laut Simulation braucht er nur 1.6mA zu liefern. Laut Datenblatt kann er 
20mA

[Joe (Gast)]

Schwingt die Schaltung ?
Mal einen Kondensator parallel zu R3 schalten.

[H. H. (Gast)]

Rechner_ schrieb:
> Laut Datenblatt kann er 20mA

Hat dann aber deutlich mehr als 0V am Ausgang.

[H. H. (Gast)]

Rechner_ schrieb:
> Wo genau auf das Datasheet kann ich schauen?

In der Tabelle die Spalte "Conditions" beachten!

[(prx) A. K. (prx)]

Rechner_ schrieb:
> Wo genau auf das Datasheet kann ich schauen?

Über Q13 kommt der Ausgang nicht unter ca 0,7V. Darunter gelten die 
50µA.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Unterhalb von ca. 0,6V kann er nur 50µA.

Rechner_ schrieb:
> Laut Datenblatt kann er 20mA

Du musst das Datenblatt komplett lesen.

Edit: ... so wie es A. K. getan hat :)

[Wolfgang (Gast)]

Rechner schrieb:
> So wie die Schaltung aufgebaut ist, sollte am Ausgang eigentlich 0V
> anliegen, stattdessen liegt da aber 0.76V an, obwohl der LM358
> eigentlich das 0V Rail erreichen kann.

Wer sagt das mit den 0V?
Im Datenblatt kannst du in Fig. 6-12 bei 1.6mA einen deutlich davon 
verschiedenen Werte ablesen.

[Christoph db1uq K. (christoph_kessler)]

Ein pull-down Widerstand am Ausgang hilft.

[(prx) A. K. (prx)]

Christoph db1uq K. schrieb:
> Ein pull-down Widerstand am Ausgang hilft.

... wenn du einen findest, der bei 0V noch seine 1,6 mA zieht und bei 
z.B. 5V nicht zu viel Strom zieht.

Nope. Den GND Anschluss vom LM358 auf negative Spannung von z.B, -2V 
legen. Prinzipbedingt sind auch alle echten rail2rail OpAmps an den 
Extremen etwas limitiert. Will man wirklich runter auf 0V, kommt man um 
negative Versorgung schlecht herum.

[Rechner (Gast)]

Vielen Dank, das hat mir sehr geholfen!

[Rechner (Gast)]

Gleich hier nochmal eine Anschlussfrage - könnt ihr einen günstigen 
(<2Euro) OpAmp empfehlen, der auch bei 0V noch ein paar mA ziehen kann 
und einen 12V Eingang verkraftet?

[Rechner (Gast)]

(prx) A. K. schrieb:
> Rechner_ schrieb:
>> Wo genau auf das Datasheet kann ich schauen?
>
> Über Q13 kommt der Ausgang nicht unter ca 0,7V. Darunter gelten die
> 50µA.

Wo hast du das Datenblatt mit diesen Graphen gefunden? Es scheint viele 
Datenblätter für den LM358 von verschiedenen Herstellern zu geben - und 
bei weitem nicht alle sind so detailliert wie man es sich wünschen 
würde.

[(prx) A. K. (prx)]

Rechner schrieb:
> Wo hast du das Datenblatt mit diesen Graphen gefunden?

Bei mir auf der Platte. ;-)

https://www.ti.com/product/LM358

Das Datasheet vom LM324 tut es in dieser Hinsicht auch. Der 
unterscheidet sich vom LM358 nur in die Anzahl OpAmps.

[Rechner (Gast)]

Danke!

[(prx) A. K. (prx)]

Daumenregel: Die LMxxx Typen sind im Original von National 
Semiconductor, mittlerweile übernommen von Texas Instruments. Deren 
Datasheets sind oft deutlich umfangreicher als die von Clones.

[HildeK (Gast)]

Rechner schrieb:
> Wenn ich beide Eingänge stattdessen auf GND lege, habe ich tatsächlich
> 0V am Ausgang.
Der LM358 würde dir schon gerne die 0V liefern (mit den vermessenen 
Widerständen sogar etwas weniger), kann es aber nicht - siehe die 
Erklärungen bisher.
Dass er es in dem Sonderfall tut, liegt einfach daran, dass der Ausgang 
über R1 und R3 auch nach GND gezogen wird.
Sobald am Eingang eine positive Spannung anliegt, wird der Ausgang über 
R1 auf den Pegel der Teilerspannung von R4 und R2 gezogen, muss also 
Strom aufnehmen. Und in dem Grenzbereich schafft er dann die 0V nicht 
mehr.
Es hilft dann nur:

(prx) A. K. schrieb:
> Will man wirklich runter auf 0V, kommt man um
> negative Versorgung schlecht herum.

[Rechner (Gast)]

Eine negative Spannung habe ich nicht zu Verfügung, aber ich will auch 
nicht bis ganz nach 0V, mir würde schon 0.2 reichen.

Die Schaltung soll eigentlich eine digitale Logik implementieren 
zusammen mit einer Spannungswandlung:
Habe zwei 12V Eingänge. Der Ausgang soll immer logisch 0 (<0.7V) sein, 
außer Eingang A ist 12V und Eingang B ist 0V - in diesem Fall soll der 
Ausgang 5V sein.

Um Bauteile zu sparen habe ich mir also einen Subtrachierer gebastelt, 
der genau das tut - außer dass er gefährlich nah an den 0.7V ist...

Mit einem besseren OP würde es wahrscheinlich klappen - kann mir da 
zufällig jemand einen empfehlen?

[(prx) A. K. (prx)]

Rechner schrieb:
> Eine negative Spannung habe ich nicht zu Verfügung, aber ich will auch
> nicht bis ganz nach 0V, mir würde schon 0.2 reichen.

Dann musst du mit den Widerstandswerten entsprechen rauf, bis so wenig 
Strom fliesst, dass die 50µA Stromsenke das schafft. Obacht: Toleranz!

[Rechner (Gast)]

Aktuell verwende ich noch 2 OpAmps und 4 Widerstände, um wirklich auf 
die gewünschten Spannungen zu kommen, was aber echt nicht schön ist.

[Rechner (Gast)]

(prx) A. K. schrieb:
> Dann musst du mit den Widerstandswerten entsprechen rauf, bis so wenig
> Strom fliesst, dass die 50µA Stromsenke das schafft. Obacht: Toleranz!

Das hab ich schon versucht - war bei ~100k immer noch bei 0.65V

[(prx) A. K. (prx)]

Rechner schrieb:
> Die Schaltung soll eigentlich eine digitale Logik implementieren

Dafür gibts Komparatoren, z.B. LM319,LM339. Die haben u.A. eine für 
Logik gedachte Ausgangsstufe.

[(prx) A. K. (prx)]

Rechner schrieb:
> Das hab ich schon versucht - war bei ~100k immer noch bei 0.65V

Dann hast du evtl den Pullup des darauf folgenden Eingangs nicht auf der 
Rechnung, oder treibst einen TTL-Eingang.

[Rechner R. (rech_ner)]

(prx) A. K. schrieb:
> Dafür gibts Komparatoren, z.B. LM319,LM339. Die haben u.A. eine für
> Logik gedachte Ausgangsstufe.

Aber kann der auch die 5V am Ausgang erreichen oder wird er stark hin 
und her schwanken?

(prx) A. K. schrieb:
> Rechner schrieb:
>> Das hab ich schon versucht - war bei ~100k immer noch bei 0.65V
>
> Dann hast du evtl den Pullup des darauf folgenden Eingangs nicht auf der
> Rechnung, oder treibst einen TTL-Eingang.

Ich habs erstmal ohne darauffolgende Schaltungen aufgebaut.

[(prx) A. K. (prx)]

Rechner R. schrieb:
> Aber kann der auch die 5V am Ausgang erreichen oder wird er stark hin
> und her schwanken?

Der zieht nur per Open Collector runter, wenn aktiv, und überlässt den 
Pegel einem Pullup-Widerstand wenn nicht.

[Rechner R. (rech_ner)]

(prx) A. K. schrieb:
> Der zieht nur per Open Collector runter, wenn aktiv, und überlässt den
> Pegel einem Pullup-Widerstand wenn nicht.

Hmm, das hört sich gut an! Ich bin Informatiker und mache selten analoge 
Schaltungen - solche Tipps sind für mich sehr wertvoll, vielen Dank!

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Rechner schrieb:
> einen Subtrachierer gebastelt,

Subtranchierer


mfg

[N. B. (charlie_russell)]

Rechner schrieb:
> Aktuell verwende ich noch 2 OpAmps und 4 Widerstände, um wirklich auf
> die gewünschten Spannungen zu kommen, was aber echt nicht schön ist.

Dann nimm einen LMV358 (bis zu 6V) hinter dem LM358. Beide zusammen 
kosten dich 10 cent.

[2aggressive (Gast)]

Rechner schrieb:
> Die Schaltung soll eigentlich eine digitale Logik implementieren
> zusammen mit einer Spannungswandlung:
> Habe zwei 12V Eingänge. Der Ausgang soll immer logisch 0 (<0.7V) sein,
> außer Eingang A ist 12V und Eingang B ist 0V - in diesem Fall soll der
> Ausgang 5V sein.


Ein NPN-Bipolartransistor (oder Mosfet), vier Widerstände:
A---2k2--------+---+---Out
              |/   |
B---2k2---+---|   1k5
         2k2  |>   |
GND-------+----+---+---GND


HTH

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Rechner schrieb:
> Die Schaltung soll eigentlich eine digitale Logik implementieren
> zusammen mit einer Spannungswandlung:
> Habe zwei 12V Eingänge. Der Ausgang soll immer logisch 0 (<0.7V) sein,
> außer Eingang A ist 12V und Eingang B ist 0V - in diesem Fall soll der
> Ausgang 5V sein.

Dann genügt es auch einfach nur eine Diode mit einem 10k Widerstand 
dahinter zu schalten.

[2aggressive (Gast)]

Michael M. schrieb:
> Dann genügt es auch einfach nur eine Diode mit einem 10k Widerstand
> dahinter zu schalten.

Dann beträgt die Ausgangsspannung 6,77V 
(12/(5540+2185+10000)*10000).....und der OPV kann wegen der Diode nicht 
mehr in Richtung GND ziehen.

[Peter D. (peda)]

Rechner schrieb:
> Habe zwei 12V Eingänge. Der Ausgang soll immer logisch 0 (<0.7V) sein,
> außer Eingang A ist 12V und Eingang B ist 0V - in diesem Fall soll der
> Ausgang 5V sein.

Dann nimm 2 Komparatoren des LM393. Einer schaltet auf High, wenn >10V, 
der andere, wenn <2V. Beide Ausgänge parallel und mit Pullup an 5V.
Bei 4mA gehen die Ausgänge auf 0,25V.