Ich habe gerade auf dem Steckboard einen PWM-Signalgenerator aufgebaut, der einen Sägezahn mittels eines LM324 mit einer Referenz vergleicht und so am Ausgang des LM324 ein Signal mit variabler Pulsbreite bereitstellt. Die Schaltung arbeitet mit einer Frequenz von 1 kHz. Der Ausgang ist unbelastet. Ich verwende eine asymmetrische Betriebsspannung von 12 V.
Am Ausgang erscheint nun aber kein Rechteck, sondern so ein trapezförmiger Signalverlauf, also ein Rechteck mit extrem langsamer Antsiegs- und Abfallszeit. Das ist so aber nicht im Sinne des Erfinders. Ich habe mal zum Spaß einen anderen (pinkompatiblen) Opamp eingesetzt, und hier läuft es, wie man es erwartet.
Klar, eigentlich sollte man eher einen "echten" Komparator für diese Aurgabe verwenden, aber der letzte Opamp in dem Viererpack war noch frei.
Kann mir einer erklären, wie es zu diesem seltsamen Effekt kommen kann?
| > trapezförmiger Signalverlauf, | slew-rate limitation vgl Datenblatt. | | > einen anderen (pinkompatiblen) Opamp eingesetzt, und hier läuft es, | > wie man es erwartet. | Der wird auch schneller sein. | | Für 12V Versorgung gibts viele geeignete Quads. | LM348 ( = 741 ), TL084 werden alle etwas schneller sein.
Aber mit dem 741er derivat wird er sicher auch nicht sooo glücklich werden, gerade, wenn er Rechtecke sehen will, statt Trapeze.
Jan, streng genommen gibt es immer Trapeze, da kein OP unendlich schnelle Anstiegszeiten liefern kann. Die Slew Rate gibt quasi das Großsignalverhalten wieder während die Verstärkungsbandbreite die Geschwindigkeit bei kleinen Signalen begrenzt. Die TL064 074 084 haben die langsamen Typen vergangener Jahrzehnte weitgehend verdrängt und sind so ziemlich die 0815 Typen geworden. Das ging so weit, dass wir im Messpraktikum das Rauschen eines OPs (741) ermitteln sollten, dort aber in der Werkstatt ein 071 eingesetzt wurde, nachdem der Orginale kaputt war. Ich hab mich nur gewundert, dass fast alle ganz brav eine Rauschspannung gemessen haben wollten, die der des 741er entsprach. Ich hab mich geweigert und hab die Kiste aufgeschraubt und gewußt, warum ich mit dem Aufbau kein Rauschen gemessen hatte ;-)
Was du siehst, ist die Slew-Rate des OpAmp Ausgangs (im Datenblatt mit V/us angegeben). Der 324 ist der allerbillgste und einfachste OpAmp den es gibt. Er ist halt langsam.
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Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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Das kann stimmen: der LM324 hat die slewrate nicht angegeben aber Bildchen im Anhang das auf 0,5V/usec hindeuted. Der LM348 hat 0,5V/usec, der TL084 10V/usec.
Wenn man noch schnelleren nimmt sollte man bedenken, daß die Schaltflanke auf die anderen OPs über die internen Stromquellen übersprechen kann.
Steht nichts drüber im Datenblatt und ich habe TL084 auf Boards auch als Komparator. Allerdings bleiben da die Signale im CMV-Bereich, was nahe 0V passiert weiss ich nicht.
Phase Reversal passiert erst dann, wenn beide Eingänge außerhalb des spezifizierten Bereichs liegen. Bei einem Komparator, bei dem einer der Eingänge häufig auf festem (zulässigem) Potential liegt, tritt auch bei einem solchen OP kein PR auf. "Übersteuerung" als solche ist sogar generell unkritisch, es dauert nur ggf. ziemlich lange, bis der OP-Ausgang sich wieder vom "Anschlag" löst. Diese Zeiten sind i.A. nicht spezifiziert.
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Dipl.-Ing. Tilmann Reh
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324 ist kein 741 Derivat, der 324 ist voll single supply geeignet und daher (eigenartigerweise immer noch) ein wichtiger Standard-Opamp. Gemeinsam mit dem 741 ist nur die schneckige slew rate von 0.5V/us. Man kann allerdings den 339 als "total dekompensierten"
324 ansehen; etwa 10V/us, etwas abhängig vom Pullup.
Wundert mich. Ich halte die 074 und Konsorten für ziemliche Rauschgeneratoren. Die 074er Reihe eignet sich nicht als 324er Ersatz, da sie nicht single supply geeignet sind.
Sicher sind FET-Opamps schneller. FETs haben eine geringere Steilheit als BJTs bei gegebenem Strom, sodass man den Strom in der Eingangsstufe hochschrauben kann. Dementsprechend brauchen diese alste FET-Opamps auch Betriebsstrom.
Ein Komparator hat nebst fehlender Frequenzgangkorrektur noch andere Unterschiede zum Opamp: Er ist auf grosse Unterschiede der Eingangsspannungen ausgelegt. Das verkraften nur wenige Opamps, 741 und 324 zufälligerweise. Andere haben Schutzdioden, besonders Präzisions-Opamps a la 07. Die lassen sich nicht Pin-Kompatibel zu Komparatoren einsetzen. Auch viele FET-Opamps brauchen einen Schutzwiderstand selbst bei Spannungsfolgerschaltungen. MOSFET, besonders ältere wie CA3140, vertragen Komparatorbetrieb nicht, es setzt bei Differenzspannung am Eingang eine Ionenwanderung im Oxid ein, die den Offset versaut. Auch diese Opamps haben Schutzdioden, allerdings 7V oder so was. Opamps sind auf den linearen Betrieb ausgelegt, d.h. Differenzspannung innerhalb einiger mV am Eingang.
Hallo Rafael, leider hat sich der Jan in diesem Thread noch nicht wieder gemeldet, wie gross denn seine Anstiegszeit wirklich war, aber für eine PWM mit 1kHz sollten eigentlich auch 0,5V/µsec reichen. Vielleicht hatte er ja noch einen anderen Fehler in seiner Schaltung. Gruss Harald
Hallo Rolf, | > | Für 12V Versorgung gibts viele geeignete Quads. | > | LM348 ( = 741 ), TL084 werden alle etwas schneller sein. | >
| > Aber mit dem 741er derivat wird er sicher auch nicht sooo glücklich | > werden, gerade, wenn er Rechtecke sehen will, statt Trapeze. | | 324 ist kein 741 Derivat, der 324 ist voll single supply
Wie Du unschwer lesen kannst bezog sich das 741 derivat auf den vorgeschlagenen LM348. Dass der 324 seine schönen seiten hat ist mir schon auch bekannt.
| Wundert mich. Ich halte die 074 und Konsorten für ziemliche | Rauschgeneratoren.
Im Vergleich zu 741 sind die 071 rauschfrei ;-) Es gibt aber in der Tat noch leisere Typen. Ich habe jedoch schon 07X derivate in nicht billigen CD-Playern gefunden...Aber die müssen ja auch nur leiser als das Laufwerksgeräusch sein ;-)
| Die 074er Reihe eignet sich nicht | als 324er Ersatz, da sie nicht single supply geeignet sind.
So denn diese Eigenschaft erforderlich ist, stimme ich Dir voll und ganz zu. Oft genug wurde der 324 aber einfach als 0815 4fach OP eingesetzt.
| Sicher sind FET-Opamps schneller.
Deswegen sind die richtig schnellen OPs ja auch bipolar, nicht?
Danke an euch dafür, dass ihr euch hier so reichlich beteiligt habt!
In meinem Datenblatt vom LM324 stand die Slew Rate nicht drin, und so habe ich sie nicht weiter beachtet. Aber es ist tatsächlich so: das gemessene Signal steigt tatsächlich nur mit einer Steigung von 0,5 V/µs an.
Gruß + danke nochmal,
Jan
"Jan Weber" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@uni-berlin.de...
Am Mon, 28 Jun 2004 09:11:30 +0200, meinte Rafael Deliano :
Der 324 hat eine slewrate von 0,5V/us. Bei 12V und 1kHz sind es also
24us - das fällt bei 1 Khz, also einer Periodenzeit von 1ms - doch kaum auf ...
Beste Grüße
Dr. Michael König
--
RA Dr. M. Michael König * Anwaltskanzlei Dr. König & Coll.
D-65843 Sulzbach/Ts. * Antoniter-Weg 11
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Am Mon, 28 Jun 2004 22:20:26 +0200, meinte Rolf Bombach :
Jaaaa ...
Und gerade der Pullup, der oftmals wirklich stört, ist der Grund, warum ich wo immer es geht beim 324 bleibe ... allen Anfeindungen zum Trotz.
Beste Grüße
Dr. Michael König
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ich weiß, daß Du den 324 einfach nicht magst. Aber das Standard-statement "zu geringe "slewrate" wird nicht generell dadurch zutreffend, daß es manchmal paßt. Wie bereits geschrieben sind dies hier 24us bei 1ms Periodenzeit. Das ist nicht eben "so ein trapezförmiger Signalverlauf, also ein Rechteck mit extrem langsamer Antsiegs- und Abfallszeit" sondern nur ein Rechteck mit etwas schrägen Flanken. Wobei diese 0,5V/us der worstcase sind - da ich oft den 324 einsetze sehe ich seinen Ausgang oft genug auf dem Skop und stelle häufig fest, daß er sooo schlecht überhaupt nicht. Stelle Dir das doch mal vor: 10 Kästchen auf dem Skop horizontal, Zeitbasis 1ms. Dann nimmt die schräge Flanke von unten bis oben gerade mal 1/4 Kästchen Breite ein. Aber wer weiß. vielleicht sieht der OP wirklich nur diese leicht schrägen Flanken und hält sie für inakzeptabel. Damit muß er dann aber leben.
Beste Grüße
Dr. Michael König
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Tja, so ist das mit den Datenblaettern, das wesentliche steht nicht drin, das erfaehrt man erst durch Ausprobieren. Die slew-rate ist die MAXIMALE Slew-Rate bei voll uebersteuertem Eingang, also massivem schlagartigen Wechsel von 0 nach +. Wandert der Eingang langsam, so das nur wenige Mikrovolt, dann Millivolt, und dann erst Volt Differenz anliegen, ist der OpAmp viel langsamer. Das hat was mit der internen Verstaerkung (open loop gain) zu tun, die beim 324 halt auch nicht so besonders ist. Geringe (interne) Spannungsdifferenz laedt interne Kapazitaeten halt viel langsamer um. Ich hab nichts gegen den LM324, er ist spottbillig, aber man muss wissen wann er ausreicht.
Aber 24us bei 500us sind schon 5%, selbst das waere auffaellig.
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bei +-12 V dauert eine Flanke aber schon doppelt so lange so dass dann bei 1 kHz schon ca. 10 % für Anstieg und Abfall benötigt werden - das kann evtl. schon ein wenig auffallen weil das Auge Abweichungen vom
90°-Winkel gut wahrnehmen kann.
Gruss
Bernd Mayer
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Frank Zappa: "There are human beings and there are Republicans."
Aha, OK. Bin nie auf die perverse Idee gekommen, einen 741er für Audio zu nehmen. Das ist ein Opamp und kein NF-Verstärker ;-). Auch die 071ff nehm ich lieber nicht für Audio, rauscht immer noch zu stark. Ich hatte sie mal in einem Signalverstärker, und als Erfahrener schliesst man bei Gelegenheit nicht nur den Oszi mal an sondern auch mal einen Kopfhörer. Erstaunlich, was das Ohr alles sehen kann, was ein Oszi nicht hört ;-))). War auch altmodische Filtertechnik, wo das Signal überall durch die Opamps durchgeht, würde man heute mit Gyrator et al anders machen.
Wie ich schon sagte, die armen Opamps werden für alles mögliche missbraucht, für das sie sich nun wirklich nicht eignen. Gerade diese single supply low power haben oft auch Klasse B Endstufe mit beträchtlichem "Totbereich", das gibt Ärger bei langsamen Reglern und auch sonst, wo Übernahmeverzerrungen unerwünscht sind. Mawin hat ja schon darauf hingewiesen, unter 50mV (bei einfachen BJT-Eingangsstufen) am Eingang nimmt die ohnehin lahme slew-rate linear auf Null ab. 324 und so ist sicher prima für geregelte Netzgeräte, sag ich ja auch nix.
Ja sicher! ;-). Nun, mit 741, 324 usw reden wir hier ja vom frühen Monolithikum. Da waren insbesondere die PNP- Transistoren langsam und wenig verstärkend. Die dominant- Pole Frequenzgangabwürgung musste dementsprechend rabiat angesetzt werden, damit die Teile bei Einheitsverstärkung nicht zu schwingen anfangen. Die schlechte Verträglichkeit von kapazitiven Lasten geht auch teilweise auf das Konto der PNP Transis in der Endstufe. Wollte man diese Opamps schneller machen, half nur mehr Strom in der Eingangsstufe. Da dann die Steilheit zunahm, musste man zusätzliche Gegenkopplungswiderstände im Emitterkreis anbringen. Allerdings nahm der Eingangsstrom trotzdem zu ;-). Naja, da war der FET am Eingang die Multifliegenklappe. Die Verwendung von FETs in der Endstufe (LF356) war ebenfalls reichlich genial. Dass die Firma, die den 741er erfunden hatte, den FET- Typen nicht gebacken gekriegt haben, ist eine andere Geschichte. Andere Methoden waren Feedforward (LM318), oder Current-Feedback. Letztere sind eigentlich deswegen schneller, weil man wie bei den FETs weiter am Eingang aussteuern kann. Heute hat man mit Vertikalintegration, Plasmaätzen und Trenchisolierung, welche 8 GHz PNPs erlaubt, gewisse Probleme nicht mehr. Die Emittergegenkopplung hat sich eine Zeit lang auch bis in die vertikalintegrierten Chips fortgesetzt; die LM6161ff fand ich ganz lustig, scheinen leider abgekündigt.
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