LM358 gegen TS272

[J. V. (janvi)]

Beiliegende Schaltung hat an der Stelle von N1 einen TS272C Micropower 
Dual OP von STM im SO8 bestückt. Ein Teil im Schaltbild oben (pin 1,2,3) 
puffert das  Stromsignal "Current Sense" vom Ausgang eines Endstufen-ICs 
und gibt ihn auf PA3 welcher als Analog Eingang konfiguriert ist. Dieser 
Teil funktioniert problemlos.

Der zweite OP (Pin 5,6,7) nimmt Kommandos von einer übergeordneten 
Steuerung mit 20mA Schnittstelle an X4 an. Das kann zum Einen als 4-20mA 
Eingang konfiguriert werden. Der von Hand eingezeichente Jumper ist dann 
geschlossen, R52 unbestückt und der OP arbeitet als Spannungsfolger und 
gibt das Signal auf PA4 welcher als Analogeingang konfiguriert ist. Das 
funktioniert auch.

Zur Erhöhung der Störfestigkeit kann man X4 jetzt als digitalen Eingang 
umkonfigurieren. Der OP pin 5,6,7 arbeitet dann als Komparator und die 
übergeordnete Steuerung codiert ihre Kommandos mit einer 
Pulslängeninformation am ihrem 0-20mA Ausgang. Am invertierten Eingang 
liegen 1,8V Referenz an. Bei 20mA sollten 5 Volt am nicht invertierenden 
Eingang sein. Unterschreitet der Strom die 4mA, so schaltet der 
Komparator mit einer leichten Hysterese von R52 zurück was vom Timer2 
Kanal 1 auf dem Eingangspin PA0 abgetastet und vermessen wird.

Das funktioniert nun meistens. Leider kann man darauf warten, daß der 
Komparator bei vorhandenem Eingangssignal plötzlich kein Ausgangsignal 
mehr bringt. Ein paar Sekunden später geht es wieder. Das habe ich 
zwischenzeitlich bei 3 Platinenexemplaren nachvollzogen. Um 
sicherzustellen, daß der uC wegen einem SW Fehler den OP Ausgang nicht 
auf GND kurzschliesst, habe ich dort einen 1k in Reihe geschaltet. 
Gleicher Effekt, am OP kommt manchmal plötzlich nichts raus. 
Versorgungsspannungen sind stabil und auch der uC läuft problemlos.

Nun kommt die Lösung: Bestückt man anstelle des TS272 einen LM358 
funktioniert der Komparator zuverlässig. Gibt es dazu eine Erklärung ?

[Clemens L. (c_l)]

J. V. schrieb:
> am OP kommt manchmal plötzlich nichts raus

Heißt das, dass der Ausgang inaktiv ist (und durch R52 auf die 
Eingangsspannung gezogen wird), oder dass sich die Ausgangsspannung 
nicht ändert?

[J. V. (janvi)]

pin 7 wird aktiv auf 0 gezogen obwohl am Eingang ein Signal ansteht

[Andrew T. (marsufant)]

J. V. schrieb:
> Bei 20mA sollten 5 Volt am nicht invertierenden
> Eingang sein.

Laut Datenblatt sind dort aber nur 3,5V zulässig @ 25C und Vcc=5V

[J. V. (janvi)]

Ist das Vicm Common Mode ? VCC minus 1,5V ?
Eigentlich steht da  auch Vi Input Voltage -0,3 bis 18 (aber natürlich 
nicht mehr als VCC). Das ist ja bei beiden Typen so im Datenblatt und 
nach meinem Verständnis bezieht sich das nur auf die spezifizierte 
Gleichttaktunterdrückung welche näher an VCC schlechter sein kann?

[Dietrich L. (dietrichl)]

J. V. schrieb:
> Eigentlich steht da  auch Vi Input Voltage -0,3 bis 18 (aber natürlich
> nicht mehr als VCC)

Das steht unter "ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS", und das ist die 
Zerstörgrenze.
Da muss das Teil nicht mehr ordentlich funktionieren, er geht nur noch 
nicht kaputt.
Du musst unter "OPERATING CONDITIONS" schauen. Da findest du die "Vicm = 
0 to VCC+ - 1.5V".

[Rick (rick)]

J. V. schrieb:
> Gleichttaktunterdrückung
= Common mode rejection

Aber hier geht es um 'common-mode (input) voltage' --> 
Gleichtakt-Eingangsspannung. Was außerhalb passiert ist nicht 
spezifiziert.
Früher gab es da gerne mal den phase-reversal Effekt:
https://www.nisshinbo-microdevices.co.jp/en/faq/10088.html

Bei OPV als Komparator kann es halt eine Weile dauern, bis der OPV 
wieder aus der Ecke gefahren kommt. Dafür sind die echten Komparatoren 
gedacht:

https://de.wikipedia.org/wiki/Komparator_(Analogtechnik)#Innenschaltung

Herkömmliche Operationsverstärker, welche auf den linearen 
Betrieb mit Gegenkopplung ausgelegt sind, sollten nicht als 
Komparator verwendet werden, da deren Erholzeiten aus der 
Sättigung meist zu lange bzw. undefiniert sind.

[J. V. (janvi)]

Den Spannungsteiler kann ich ja mal ändern damit es unter 3,5V bleibt. 
Das sollte eine leichte Übung sein.

Was passiert denn andersrum? Ich nehme einen echten Komparator. Dazu 
hätte ich etwa einen LM2903 in der Schublade. Eine Hälfte betreibe ich 
dabei als Spannungsfolger.

[Michael B. (laberkopp)]

J. V. schrieb:
> Bestückt man anstelle des TS272 einen LM358 funktioniert der Komparator
> zuverlässig.

Ein TS272 ist kein TLC2272.

Ein STM32F103 wird mit ca. 3.3V betrieben (NATÜRLICH fehlt gerade das in 
deinem Schaltplanausschnitt) und gerade die Eingänge PA0, PA3 und PA4 
sind NICHT 5V tolerant, ein mit 5V versorgter TS272 liefert aber fast 
5V, ein LM358 nur 3.5V.

J. V. schrieb:
> Ich nehme einen echten Komparator. Dazu hätte ich etwa einen LM2903 in
> der Schublade.

Pull up nach VCC des STM32F103 (oder internen pull up am Eingang 
aktivieren).

> Eine Hälfte betreibe ich dabei als Spannungsfolger.

Ein Komparator ist KEIN Spannungsfolger.

[J. V. (janvi)]

> PA0, PA3 und PA4 sind NICHT 5V tolerant

Danke stimmt und au weia, soviel Fehler gleichzeitig in einer so alten 
Schaltung. PA8 mit Timer 1 anstelle Timer 2 wäre wieder 5 Volt tolerant 
gewesen und als Analogeingang geht das mit der internen Uref sogar nur 
bis 2,5 Volt soweit ich mich erinnern kann.

Die Fehlfunktion des TS272 kommt aber vom Übersteuern des Eingangs. Die 
Steuerimpulse sind zwischen 1 und 15 mSek lang. Bei häufig 
aufeinanderfolgenden Impulsen kann man die Fehlfunktion provozieren. 
Dann dauert es mitunter mehrere Sekunden bis er wieder anfängt zu 
funktionieren und keine Impulse mehr verloren gehen. Als CMOS sind die 
Eingangsströme eben besonders klein und es fliesst besonders wenig 
Ladung ab weshalb mehrere Impulse überdeckt werden können.

Es ist tatsächlich TS272C bestückt. Der TLC2272 ist im Schaltbild wohl 
nur weil der gerade in der CAD Lib verfügbar war. Sollte man natürlich 
auch nicht machen.

[Andrew T. (marsufant)]

J. V. schrieb:
> Dazu
> hätte ich etwa einen LM2903 in der Schublade. Eine Hälfte betreibe ich
> dabei als Spannungsfolger.

Da hast Du ebenfalls die 1.5V Abstand (2V über den vollen 
Temperaturbereich) zu +5V zu beachten.
Steht ja deutlich im Datenblatt.