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Flaute

29.04.2019,
07:29
 

OP im Gleichtaktbetrieb an 5 V Betriebsspannung (Bauelemente)

Hallo Leute,

ich suche nach geeigneten Operationsverstärkern, welche für folgende Schaltung verwendet werden können.
Hintergrund der Schaltung ist eine Konstantstromquelle (ca. 0,5 mA) mittels OP analog zu dem dem Artikel aus dem Kompendium.
(„Konstantstromquelle mit Operationsverstärker und Bandgap-Spannungsreferenz und eine LED-Testschaltung“).

Die Spannungsversorgung beträgt 5 V gegen GND.
Die Schaltung muss bis ca. 4,5 V funktionsfähig sein.
Der OP wird im Gleichtaktbetrieb betrieben.
Es liegen jeweils um die 2,5 V an die Eingängen an wobei die Spannung des nicht invertierenden Eingangs durch eine Spannungsreferenz vorgegeben wird.

Ziel ist es eine OP zu finden, welcher auch bei einer Versorgungsspannung von ca. 4,5 V noch korrekt arbeitet (sprich einen konstanten Strom an der Last zur Verfügung stellen).

Ich habe die Schaltung einmal mit einer Reihe mir verfügbarer OPs getestet und folgendes festgestellt.

LM741: arbeitet bis ca. 3,2 V
UA741CP (TI): je nach Charge bis 4,5 V OK aber andere Chargen steigen schon bei Spannungen um 4,99 V aus und können die Strom nicht mehr liefern.
LF356: bis 4,4 V OK
TL081: bis 4,6 V OK

Aufgrund der Tatsache, dass die OPs der UA-Serie je nach Charge schon so früh aussteigen finde ich sehr seltsam.

Ich würde den LF356 bevorzugen, würde aber sicherstellen bevor ich davon welche bestelle, dass die Funktion auch in allen Chargen funktioniert.

Welche Information aus der Datenblatt kann mir hierbei weiterhelfen?
Vielleicht kann mit jemand einige OPs für diesen Anwendungsfall vorschlagen.

Anforderung an die OPs:
DIP8 Gehäuse
Single OP
gute Verfügbarkeit

Vielen Dank

xy(R)

E-Mail

29.04.2019,
08:47

@ Flaute

OP im Gleichtaktbetrieb an 5 V Betriebsspannung

» Der OP wird im Gleichtaktbetrieb betrieben.

Das ist der Normalfall für einen Opamp.


» dass die OPs der UA-Serie je nach Charge schon so
» früh aussteigen finde ich sehr seltsam.

Dass die bei unter 5V überhaupt noch einen Mucks machen, ist schon erstaunlich. Hast du mal ins Datenblatt gesehen was die Mindestversorgungsspannung haben sollten?

Mit deinen Wünschen wirds ziemlich eng, und ehr nicht billig. OP90 von AD wäe ein Kandidat.

Hartwig(R)

29.04.2019,
11:20

@ Flaute

OP im Gleichtaktbetrieb an 5 V Betriebsspannung

Hallo,
xy sagte es bereits - schließlich ist die Schaltung von Thomas auch von 7-15V spezifiziert. Mit standard-OPVs bleibt bei 5V Versorgung nur ein kleiner Aussteuerungsbereich. Muß es unbedingt eine Schaltung mit OPV sein, noch dazu mit solchen Oldtimern? Warum nicht z.B. so:


Grüße
Hartwig

Flaute

29.04.2019,
12:27

@ Flaute

OP im Gleichtaktbetrieb an 5 V Betriebsspannung

Hallo,

danke für die Antworten.

@Hartwig:
Deine Schaltung scheint mir eine Alternative zu sein.
Wenn ich das Richtig sehe wird der Konstatstrom über Ube und den 1k2 Widerstand vorgegeben.
der 10k WIderstand gegrenzt den Strom im linken Zweig.
Die Schalttung werde ich mir einmal genauer anschauen und ausprobieren.
Müsste noch ein paar BC558 liegen haben.

Kannst Du noch etwas zu der Schaltung von Dir sagen.

Vielen Dank

olit(R)

E-Mail

Berlin,
29.04.2019,
12:32

@ Flaute

OP im Gleichtaktbetrieb an 5 V Betriebsspannung

» Hallo Leute,
»
» ich suche nach geeigneten Operationsverstärkern, welche für folgende
» Schaltung verwendet werden können.
» Hintergrund der Schaltung ist eine Konstantstromquelle (ca. 0,5 mA) mittels
» OP analog zu dem dem Artikel aus dem Kompendium.
» („Konstantstromquelle mit Operationsverstärker und
» Bandgap-Spannungsreferenz und eine LED-Testschaltung“).
»
» Die Spannungsversorgung beträgt 5 V gegen GND.
» Die Schaltung muss bis ca. 4,5 V funktionsfähig sein.
» Der OP wird im Gleichtaktbetrieb betrieben.
» Es liegen jeweils um die 2,5 V an die Eingängen an wobei die Spannung des
» nicht invertierenden Eingangs durch eine Spannungsreferenz vorgegeben
» wird.
»
» Ziel ist es eine OP zu finden, welcher auch bei einer Versorgungsspannung
» von ca. 4,5 V noch korrekt arbeitet (sprich einen konstanten Strom an der
» Last zur Verfügung stellen).
»
Wenn Eine höhere Anforderung an die Temperaturkonstanz gelegt wird, ist der Referenz-OPV LM10 vielleicht nützlich.


xy(R)

E-Mail

29.04.2019,
13:16

@ olit

OP im Gleichtaktbetrieb an 5 V Betriebsspannung

» Wenn Eine höhere Anforderung an die Temperaturkonstanz gelegt wird, ist der
» Referenz-OPV LM10 vielleicht nützlich.

ACK, und den gibts ja auch in DIP, und er läuft schon bei sehr geringer Versorgungsspannung.

olit(R)

E-Mail

Berlin,
29.04.2019,
13:20

@ xy

OP im Gleichtaktbetrieb an 5 V Betriebsspannung

» » Wenn Eine höhere Anforderung an die Temperaturkonstanz gelegt wird, ist
» der
» » Referenz-OPV LM10 vielleicht nützlich.
»
» ACK, und den gibts ja auch in DIP, und er läuft schon bei sehr geringer
» Versorgungsspannung.

Habe es eben mal getestet. 1,4V für die Stromquelle reicht.

Hartwig(R)

29.04.2019,
13:35

@ Flaute

OP im Gleichtaktbetrieb an 5 V Betriebsspannung

» Hallo,
»
Hallo,
» danke für die Antworten.
»
» @Hartwig:
» Deine Schaltung scheint mir eine Alternative zu sein.
» Wenn ich das Richtig sehe wird der Konstatstrom über Ube und den 1k2
» Widerstand vorgegeben.
richtig
» der 10k WIderstand gegrenzt den Strom im linken Zweig.
ok, der sollte so dimensioniert sein, dass der mit der Basis daran liegende Transistor noch sicher durchgesteuert wird.
» Die Schalttung werde ich mir einmal genauer anschauen und ausprobieren.
» Müsste noch ein paar BC558 liegen haben.

das sollte gehen. Viel gibt es zu der Schaltung nicht zu sagen, ich benutze sie, wenn ich z. B. eine Last an geringen Spannungen benötige und habe sie schon an etwas unter 3V betrieben. Klar, mit 2mV/° Temperaturdrift ergibt sich eine Abweichung von 0,3% / °C - wenn das zuviel ist, ist der Vorschlag von Olit die bessere Lösung!
Bei der von Dir eingangs aufgeführten Schaltung mit OPV und Transistor (BJT) wäre noch zu ergänzen, das der Basisstrom des Transistors als Fehler eingeht - ob sich das auswirkt, ist wieder eine Frage der Anwendung.
Grüße
Hartwig
»
» Kannst Du noch etwas zu der Schaltung von Dir sagen.
»
» Vielen Dank

@@GAST@@

29.04.2019,
16:53

@ Flaute

OP im Gleichtaktbetrieb an 5 V Betriebsspannung

Muss es denn ein OP sein?

Flaute

29.04.2019,
17:24

@ @@GAST@@

OP im Gleichtaktbetrieb an 5 V Betriebsspannung

» Muss es denn ein OP sein?

Hallo,

Nein es muss nicht (mehr) unbedingt ein OP sein.

Zur Temperaturstabilität noch die Info, dass eine Temperaturdifferenz von ca. 20 bis 25 K möglich sind.

Grüße

xy(R)

E-Mail

29.04.2019,
17:40

@ Flaute

OP im Gleichtaktbetrieb an 5 V Betriebsspannung

» Zur Temperaturstabilität noch die Info, dass eine Temperaturdifferenz von
» ca. 20 bis 25 K möglich sind.

In welche Richtung? Und wie stark darf der Strom dann vom Sollwert abweichen?

schaerer(R)

Homepage E-Mail

Zürich (Schweiz),
29.04.2019,
18:05

@ @@GAST@@

OP im Gleichtaktbetrieb an 5 V Betriebsspannung

» Muss es denn ein OP sein?

Keineswegs. Olit hat dazu bereits eine Anregung geben mit dem LM10. Aber man will vielleicht nicht von einem speziellen Bauteil abhängig sein.

Es kommt dabei halt auf thermische Stabilität an. Wenn das sehr wichtig ist, ist die Opamp/Transistorschaltung mit der Bandgap-Referenz eine sehr gute Wahl. Wenn je nach Anwendung ein gewisser Kompromiss zulässig ist, geht es auch mit LED als Spannungsreferenz und Transistor (BJT). Beide, Ube(Transistor) und LED liefern mit etwa -2 mV/K Temperaturdrift eine recht gute Kompensation. Man muss an Stelle einer Diode eine LED einsetzen, damit man im Emitterkreis am Emitterwiderstand eine vernünftige Spannung hat, zur Bestimmung des konstanten Stromes mit dem Widerstandswert.

Dazu diese Experimentierschaltung:


Mehr dazu liest man in diesem Elektronik-Minikurs:
. . . . "Die Transistor-LED-Konstantstromquelle mit ein oder zwei Transistoren
. . . . und Konstantstromquelle mit Bandgap und Opamp"
. . . . . . http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/currled.htm

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
http://tinyurl.com/timerbuch
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
http://tinyurl.com/opamp-instrumamp-buch

Flaute

29.04.2019,
18:12

@ xy

OP im Gleichtaktbetrieb an 5 V Betriebsspannung

» » Zur Temperaturstabilität noch die Info, dass eine Temperaturdifferenz
» von
» » ca. 20 bis 25 K möglich sind.
»
» In welche Richtung? Und wie stark darf der Strom dann vom Sollwert
» abweichen?

Umgebungstemperaturen von ca. 15 °C bis 40 °C sind wahrscheinlich.
Alles unter 0,5 % Abweichung bezogen auf die 500 µA wäre OK.
0,2 % wäre super.

Flaute

29.04.2019,
18:31

@ schaerer

OP im Gleichtaktbetrieb an 5 V Betriebsspannung

Hallo Thomas,
Hallo Forum,

ich habe mich an der Schaltung aus Bild 5 orentiert.
(https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/currop.htm).

Was ich aber noch nicht verstehe ist, was passiert wenn die Versorgungsspannung sinkt und der Konstantstrom nicht mehr gehalten werden kann.
In meiner Testschaltung habe ich die Versorgungsspannung auf ca. 7 V gestellt (LM317).
Dann habe ich den Konstantstrom gemessen und die Versorgungsspannung herunter geregelt bis Ik einbricht.
Dies entsprach einer Betriebsspannung je nach OP (und Charge) zwischen 3,12 und 4,99 V.
Die drei LF356 die ich noch hatte waren alle gleich aber auch von einer Charge.
Im Prinzip würde es mir reichen, wenn der LF356 (oder andere OP) das bis 4,8 V schafft.
Es ist nicht wahrscheinlich, dass die Betriebsspannung überhaupt unter 5 V absinkt.

Gruß


Hartwig(R)

29.04.2019,
19:23
(editiert von Hartwig
am 29.04.2019 um 19:32)


@ Flaute

OP im Gleichtaktbetrieb an 5 V Betriebsspannung

Hallo,
der LFx56 ist für eine Versorgung von +/- 15V spezifiziert, also 30V single supply. Das Datenblatt gibt je nach Betriebsbedingungen einen Betriebsbereich für die Ausgangsspannung von +/-10 - +/-13V bei 15V Versorgung an. Das bedeutet, dass Du im günstigsten Fall mit der Aussteuerung bis auf 2V an die positive oder negative Versorgungsspannung herankommst. Diese OPVs arbeiten halt mit auch mit Transistoren auf dem Chip, die ihren Arbeitspunkt brauchen. Bei 5V single supply bleibt dann günstigstenfalls noch ein Arbeitsbereich für die Ausgangsspannung von 1V........Wenn es besser geht, hast Du halt Glück gehabt, aber es kann eben auch nicht gehen - einfach in das DB schauen. So eine windige Schaltung (damit meine ich jetzt nicht die Schaltung von Thomas, sondern den 5V-Betrieb mit diesen OPVs) paßt nicht wirklich zu der von DIr geforderten Genauigkeit. Der Vorschlag mit dem LM10 ist eine saubere Lösung, besser wird es nur mit erheblich mehr Aufwand oder einer deutlich höheren Versorgungsspannung gehen.
Grüße
Hartwig

Gast aus Winsen/Luhe

29.04.2019,
20:25

@ Flaute

OP im Gleichtaktbetrieb an 5 V Betriebsspannung

Moin, schau Dir mal den LM 334 an!
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm334.pdf

Der arbeitet ab 1V; mit Zusatzbeschaltung ab knapp 2V. Bei sorgfältigem Abgleich sollten Deine 0,2% über 25K zu schaffen sein.

Uwe