ich hätte da mal ne Grundsätzliche Frage zur OpAmp Stromversorgung:
Ich möchte verschiedene positive DC Signale (0-10V) mit der OP Impedanzwandler Grunschaltung puffern.
Aus Platzgründen wollte ich dafür mehrere 4 fach OpAmps (zB LM324 / TL074) verwenden.
Mir stehen aber nur 12V single supply zur Verfügung.
Im Datenblatt findet sich zB beim LM 324 der Supply Current (0.7 - 1.2mA) und der Output Current Source/Sink (10-20mA / 5 - 8mA).
Von welchen Werten muss ich für die Auslegung einer symmetrischen Stromversorgung ausgehen ?
Ich vermute mal das mit supply Current der Ruhestrom gemeint ist ?
Beziehen sich die Werte nur auf einen Kanal oder Bereits auf den ganzen OpAmp?
Welche Stromversorgung braucht der OP um richtig arbeiten zu können?
Muss es zwingend eine symmetrische Stromversorgung sein oder reicht
dafür auch eine Negative Hilfsspannung (falls ja, in welcher Höhe, welche Schaltung, welcher OpAmp)?
Welche Stromversorgung braucht der OP um richtig arbeiten zu können?
Kommt drauf an, was du am Ausgang erwartest.
Auch gute Rail-To-Rail OpAmps kommen mit dem Ausgang bei single supply nicht ganz auf 0V.
Wenn es nicht wichtig ist unterhalb von 3V zu kommen, kannst du den TL074 nehmen, reicht es bis 0.7V zu kommen geht der LM324, ein Rail-To-Rail wie LMC6484 kommt bis 0.02V an GND.
Wenn es exakt 0 sein muss, brauchst du eine leicht negative Versorgungsspannung, wie sie ein LM7705 erzeugen könnte.
Auf was beziehen sich denn die Angaben Supply Current und Output Current
Source/Sink im LM 324 Datenblatt ?
Supply current gilt für das IC an seinen Versorgungs-Pins im Leerlauf.
Alles am Ausgang beschreibt, wieviel Strom der einelne Ausgang eines der vier OPVs in einen Widerstand gegen +Ub oder gegen -Ub bieten kann. Und diese Ströme muß die Versorgung natürlich zusätzlich aufbringen, weil sie in der Schaltung verheizt werden.
Mir gehts nur darum zu wissen welcher Strom maximal fließt wenn alle 4 Kanäle gleichzeitig verwendet werden.
Danach müsste dann eine symmetrische Stromversorgung ausgelegt werden.
Im DAtenblatt unter Punkt 6.5 steht Output Current Source 20-40mA.
Short Circuit to Ground = 40-60mA.
Etwas weiter unten ist der Output Current Source nur mit 10-20mA angegeben...
Mir gehts nur darum zu wissen welcher Strom maximal fließt wenn alle 4
Kanäle gleichzeitig verwendet werden.
Danach müsste dann eine symmetrische Stromversorgung ausgelegt werden.
Aha, mein Beitrag wurde also nicht verstanden. Soll sich jemand anderes abmühen.
Ich muss am Ausgang 0V erreichen können und mache mir desehalb Gedanken
über eine symmetrische Stromversorgung.
Jaja, 0.000? Oder doch 0.0000000000V?
Ich meine sowohl der LM324 wie auch der TL74 sind oller Kram von vorgestern. Du bekommst heute jede Menge moderner R2R OPVs fuer 12V Betrieb. Die haben dann bei 0V einen kleinen Fehler. Der kann sehr klein sein oder auch nicht. Haengt von deiner Last/Anwendung ab. Es mag also sein das du noch -0.5V bereitstellen musst. Du hast auch noch kein Wort zur Geschwindigkeit/Bandbreite verloren. Und wenn dir Stromverbrauch wichtig ist dann gibt es da sicherlich heute auch manches das, auf kosten der Bandbreite, erheblich besser ist.
Eigentlich ist es am kluegsten du wuerdest die parametrische Suche diverser Hersteller oder Versender bemuehen. .-)
Übliche R2R OP schaffen das locker, wenn sie beim "auf-Null-ziehen" von einem Pulldown am Ausgang unterstützt werden. Wenn da "sowieso" eine Last nach GND dranhängt, kann man sich den Pulldown auch sparen.
Ich muss am Ausgang 0V erreichen können und mache mir desehalb Gedanken
über eine symmetrische Stromversorgung.
Um sauber an die 0V heran zu kommen, brauchst du keine symmetrische Versorgungsspannung, falls deine Schaltung keine echten negativen Spannungen benötigt. Es reicht ein bisschen negative Hilfsspannung, damit ein Rail-to-Rail OpAmp den Ausgang trotz Strombelastung sauber auf Masse ziehen/regeln kann. Für die Regelung braucht er etwas Luft, d.h. bei einem Rail-to-Rail muss die Hilfsspannung größer als der maximale Spannungsabfall am Low-Side Transistor sein.
Mir gehts nur darum zu wissen welcher Strom maximal fließt wenn alle 4
Kanäle gleichzeitig verwendet werden.
"Supply Current" ist der Strom, den der Opamp für sich selbst braucht, der also in V+ hinein fließt und aus GND heraus. Dieser Strom ist normalerweise konstant, kann sich aber bei vielen Opamps stark erhöhen, wenn du den Ausgang übersteuerst, d.h., zu viel Strom/Spannung verlangst.
Ob dieser Wert für den ganzen Chip oder pro Kanal gilt, steht im Datenblatt.
Dazu kommt der Strom, den die am Ausgang angeschlossene Last benötigt. Ob der Strom durch V+, den Ausgang und die Last fließt, oder durch die Last, in den Ausgang heinein, und dann durch GND, hängt von der Last ab. Wenn du das System als ganzes betrachtest, dann fließt der gesamt Strom durch deine Versorgung. Aber so oder so musst du wissen, wie viel Strom deine Last benötigt.
Muss es zwingend eine symmetrische Stromversorgung sein oder reicht
dafür auch eine Negative Hilfsspannung (falls ja, in welcher Höhe,
welche Schaltung, welcher OpAmp)?
Das kommt darauf an, wie viel Strom bei welcher Spannung die Last benötigt.
Das ist nicht das Datenblatt des LM324, der von TI hergestellt wird, sondern des LM324-N, der von TI hergestellt wird, nachdem sie National Semiconductor übernommen haben.
Die nicht ausregelbare Restspannung am Ausgang gegenüber 0V ist
proportional zum Strom.
Das wäre dann eine Offsetspannung. Aber wenn die mal ausser Betracht gelassen wird (denn das wäre auch mit negativer Versorgung noch so, oder noch schlimmer: da könnten bei angepielten 0V sogar -XXmV herauskommen) ist es einfach so, dass der Treiber gegen GND zwar voll durchschalten sollte, es aber alleine nicht kann. Und deshalb hilft ihm der erwähnte Pulldown zum Erreichen des vom OP angepeilten und gewollten 0V Pegel.
Muss es zwingend eine symmetrische Stromversorgung sein oder reicht
dafür auch eine Negative Hilfsspannung (falls ja, in welcher Höhe,
welche Schaltung, welcher OpAmp)?
Der entscheidende Hinweis wurde doch schon gegeben, aber Du hast es ja nicht nötig, darauf einzugehen. Warum Du in den darauf folgenden Beiträgen immer noch von einer symmetrischen Spannungsversorgung schwadronierst, ist mir nicht klar. Aber das ist auch egal, weil nicht mein Problem.
So ein typischer LM324 braucht bis 3mA/30V, 1,2mA/5V (x1, nicht x4) plus der durch die Ausgänge fließenden Ströme.
Bei Speisung mit 0/+12,0V kommt er mit 0-10,3V am Eingang klar. Man muss mit typ 2mV (max 7mV) Offsetspannung rechnen.
Bei 10kR Last kann man am Ausgang dann typ 5mV (max 20mV) bis 10,3V nutzen. Soll Strom zurückfließen, also sink, kann er runter bis 10mV/1µA 700mV/100µA.
Ein typischer Opamp weiß nichts von einer symmetrischen oder asymmetrischen Versorgung. Er hat keinen GND Pin .. er sieht die Versorgung zwischen V+ und V- und die Spannungen an den anderen Pins müssen sich im zulässigen Bereich befinden, an den Eingängen ggf. unterschieden nach Gleichtakt- und Gegentaktanteil.
Es spricht nichts dagegen einen normalen "+/-15V Opamp" (die haben typischerweise 36-44V zulässige Versorgungsspannung) mit -5V und +25V zu betreiben wenn das für die in der Anwendung vorliegenden Spannungsbereiche günstiger ist. Das wurde und wird in Labornetzteilen regelmäßig so gemacht.
Symmetrische Versorgung und Spannungen auf GND bezogen heißt für den Opamp nur, dass Ucm = 1/2 Ub. Das kann auch 1/3, 1/4, 19/23 oder 67/83 Ub sein, solang es innerhalb der zulässigen Grenzen ist.
"Single supply capable" bedeutet üblicherweise erstmal nur das die Ausgänge bis fast an die negative Rail können, und die Eingänge bis auf dieselbe oder leicht darunter. Positive Rail ist oft dabei, beim LM358/324 aber z.B. nicht.
Ob du es Offset-Spannung oder Spannungsabfall nennst, ist völlig egal, obwohl man unter Offset-Spannung meist eine Spannung versteht, die nicht vom Strom abhängt.
Aber wenn die mal ausser Betracht
gelassen wird (denn das wäre auch mit negativer Versorgung noch so, ...
Ja und?
Wenn man den Ausgang auf 0V ziehen will, ist es keine gute Idee, dies außer Betracht zu lassen. Solange die negative Versorgung größer als der maximale Spannungsabfall am Low-Side Teil der Ausgangsstufe (inkl. eines ggf. vorhandenen Pull-Downs) ist, beeinflußt die Restspannung die Ausgangsspannung (im Rahmen der Regelgenauigkeit) nicht.
... oder noch schlimmer: da könnten bei angepielten 0V sogar -XXmV
herauskommen)
Was meinst du mit "-XXmV". Der OP wird hoffentlich gegengekoppelt betrieben.
... ist es einfach so, dass der Treiber gegen GND zwar voll durchschalten
sollte, es aber alleine nicht kann. Und deshalb hilft ihm der erwähnte
Pulldown zum Erreichen des vom OP angepeilten und gewollten 0V Pegel.
Der Pull-Down hilft, ist aber gegen das ohmsche Gesetz machtlos. Sobald am Ausgang eine Last hängt, die einen Strom in den Ausgang rein fließen lassen will, erzeugt dieser einen Spannungsabfall und wenn keine Luft für die Regelung ist (z.B. in Form einer negativen Hilfsspannung), kann der OP das nicht ausregeln.
Sobald am Ausgang eine Last hängt, die einen Strom in den Ausgang rein
fließen lassen will
Ja, leider wissen wir nichts über die tatsächlich nötigen "0V" und auch sonst nichts über die Anwendung. Aber wenn die Ausgangsspannung von 0..10V geht, dann sind 10mV immer noch "genauer" als der Fehler, der durch die meisten von der Stange erhältlichen Bauteile in der Schaltung entstehen wird (sogar, wenn die Widerstände allesamt auf 0,1% genau sind).
Welche Stromversorgung braucht der OP um richtig arbeiten zu können?
Muss es zwingend eine symmetrische Stromversorgung sein oder reicht
dafür auch eine Negative Hilfsspannung (falls ja, in welcher Höhe,
welche Schaltung, welcher OpAmp)?
Der Ausgangsbereich eines OP steht als "output voltage swing" im Datenblatt. IdR. zusammen mit dem dabei fließenden Strom.
Der Ausgangsbereich eines OP steht als "output voltage swing" im
Datenblatt. IdR. zusammen mit dem dabei fließenden Strom.
Das Datenblatt kann nicht wissen, wieviel Strom in der Anwendung fließt. Davon hängt bei den meisten Rail-to-Rail OPs ab, wie weit der OP ran kommt.
Beim Strom ist der TO gefragt.
Das Datenblattes gibt nur typische bzw. garantiert Kennwerte bei den dort genannten Strömen an.
Der Ausgangsbereich eines OP steht als "output voltage swing" im
Datenblatt. IdR. zusammen mit dem dabei fließenden Strom.
Das Datenblatt kann nicht wissen, wieviel Strom in der Anwendung fließt.
Normalerweise steht im Datenblatt aber dabei, bei welcher Beschaltung die Angabe zum "output voltage swing" gilt.
Also ist dem Datenblatt der Strom durchaus bekannt.
Würde nicht eine Germaniumdiode mit 0,3 Volt Sperrspannung am Ausgang des Operationsverstärkers das Problem heilen?
Natürlich müsste der Minus-Eingang des Operationverstärkers hinter der Diode , also auf der vom OPV abgewandten Seite, angeschlossen werden.
Die Diode sorgt dafür, dass der OPV auch null Volt (hinter der Diode) liefern kann.
Dementsprechend reduziert sich dann allerdings auch die maximale Ausgangsspannung des OPV um etwa 0,3 Volt.
Ich gehe von einer OPV-typischen Maximallast von 20 mA aus.
Es spricht nichts dagegen einen normalen "+/-15V Opamp" (die haben
typischerweise 36-44V zulässige Versorgungsspannung) mit -5V und +25V zu
betreiben wenn das für die in der Anwendung vorliegenden
Spannungsbereiche günstiger ist.
Diese negative Hilfsspannung kann man sich zur Not mit einem Wandler ICL7660 verschaffen. Ich habe diese aus älteren DVM-Modulen leider als unzuverlässig in Erinnerung.
Diese negative Hilfsspannung kann man sich zur Not mit einem Wandler
ICL7660 verschaffen. Ich habe diese aus älteren DVM-Modulen leider als
unzuverlässig in Erinnerung.
MaWin hat die Ladungspumpen als Störfaktor immer verdammt und empfahl invertierende Schaltreglertechnik mit Spulen.
[...] OP Impedanzwandler Grunschaltung puffern. [...]
Ich muss am Ausgang 0V erreichen können
(1) Wieviel Toleranz dieser AusgangsSpannung ist zulässig? (Reicht es, nur hinreichend nahe an 0V heranzukommen, oder muss "0V" zuverlässig von beiden Seiten umschlossen werden?)
(2) Wieviel Ausgangsstrom muss der Puffer denn am Ausgang liefern oder aufnehmen können oder auf welche Impedanz soll er wandeln?
(3) Welche Bandbreite oder Slewrate ist nötig? (Sekundenbereich oder Mikrosekunden?)
Auch wenn das von mehreren Vorrednern schon erfolglos gefragt wurde, wenigstens so ganz grob größenordnungsmäßig?
Welche Stromversorgung braucht der OP um richtig arbeiten zu können?
Das und ob Du eine negative Hilfsspannung überhaupt benötigst, oder ob einer der bereits vorgeschlagenen Hilfskonstrukte sinnvoll ist, hängt wohl ziemlich von obigen Punkten ab. Wie sieht's denn aus?
Moin,
wenn dein Gerät stand alone ist oder angeschlossenes damit umgehen kann, dann kannst du deinen Eingangs-GND über eine Diode schleifen und damit den GND um die Diodenspannung anheben.
Ich mach das ganz gerne, dann hat man easy -0,5V für den OPV. Ne Diode mit bisschen Stromfestigkeit kostet ja nichts.
dann kannst du deinen Eingangs-GND über eine Diode schleifen und damit
den GND um die Diodenspannung anheben.
Ich moechte garnicht daran denken wie oft man da merkwuerdige Probleme hat die man sich nicht recht erklaeren kann.
In jeder Schaltung gibt es doch heute einen Mikrocontroller. Da kann man einfach an einem Pin eine Frequenz ausgeben und dort mit Diode und Kondensator eine negative Spannung erzeugen. Fuer die paar mA die ein OPV so braucht reicht das.
Aus Platzgründen wollte ich dafür mehrere 4 fach OpAmps (zB LM324 /
TL074) verwenden.
Mir stehen aber nur 12V single supply zur Verfügung.
Falls noch ein OPAmp vom LM324 frei ist, dann kann man diesen zu einem Rechteckgenerator erwecken und sich mit einer Kaskade die negative Hilfsspannung selbst erzeugen. Die Diode D1 ist nur zum Starten notwendig, danach hat sie keine Funktion mehr. Wenn man eine höhere negative Hilfsspannung benötigt, dann kann man den 470 Ohm Widerstand R7 auch durch eine 470uH Drossel ersetzen. Damit die negative Spannung dann nicht zu hoch wird, muss noch ein 1nF Kondensator in Serie zu R5 geschaltet werden. Die negative Spannung steigt dann aber trotzdem noch bis auf minus 30 Volt an! Man müsste die Spannung dann am Ausgang mit einer Z-Diode entsprechend begrenzen!
Nachtrag: Ich sehe gerade, dass die Versorgungsspannungsanschlüsse vom LM324 Pin4 und Pin11 sind und nicht Pin4 und Pin8! Das liegt daran, dass ich den Versuch mit einem LM358 gemacht habe.
Welche Stromversorgung braucht der OP um richtig arbeiten zu können?
Muss es zwingend eine symmetrische Stromversorgung sein oder reicht
dafür auch eine Negative Hilfsspannung (falls ja, in welcher Höhe,
welche Schaltung, welcher OpAmp)?
Meistens ist es leichter mit einer symmetrischen Spannungsversorgung zu arbeiten. Du wirst die Ströme und Spannungen dann besser nachvollziehen können.
mfg Klaus
