ELA5-OpAmp

HTI Burgdorf 3-36
Analoge Systeme 2 (ELA5)
Operationsverstärker
a.)
u 1
0
u 1
b.)
+U CC
u D
u 2
-U CC
-U CC
+U CC
u Ref
u Ref
+U CC
u 2
u 1 u D
u 1
0
u Ref
u 2
u Ref
u
u
2
2
⎧⎪− UCC
u1
> u
= ⎨
⎪⎩
UCC
u < u
1 Ref
⎧⎪ 0 u1
> u
= ⎨
⎪⎩
UCC
u < u
Ref
Ref
1 Ref
(3-56)
(3-57)
Bild 3-51:
Invertierende Komparatorschaltungen.
a.). Realisation mit Operationsverstärker
b.) Realisation mit Open-Collector Komparator IC
Für den nichtinvertierenden Komparator gelten analoge Zusammenhänge.
Wird ein realer Operationsverstärker oder Komparator eingesetzt, erfolgt kein schlagartiger Wechsel
der Ausgangsspannung, da die endliche Leerlaufverstärkung eine minimale Differenzspannung u D
um
das Ausgangssignal in der Grösse ±U CC
zu erzeugen.
u 1
u Ref
0
0
u 2
u D
+U
Idealer OpAmp
CC
realer OpAmp
t
-U CC
Bild 3-52:
Umschaltvorgang bei Komparator mit idealem und realen
Operationsverstärker oder Komparator- IC.
Quelle: [WDL91]
Diese minimale Differenzspannung u D
ist vor allem bei langsamen Änderungen störend, wenn z.B. ein
Relais angesteuert wird. In diesem Fall erfolgt ein langsames Anziehen oder Abfallen was unerwünscht
ist. Bei sehr schnellen Eingangssignalen wirkt die Slew Rate zusätzlich einschränkend.
Die minimale Umschaltzeit für einen Komparator mit einem Operationsverstärker 741 (SR=0.5V/us)
bei ±15V Versorgungsspannung wird daher:
t
min
( ) 15 ( 15) )
u2max
−u2min
− − ⎡V⋅us⎤
= = 60u
SR
0.5 ⎢ V ⎥=
s
⎣ ⎦
(3-58)
Da bei den Komparatorschaltungen in Bild 3-51 die Eingänge nicht auf gleichem Pegel liegen, muss der
Operationsverstärker (oder Komparator) eine hohe Gleichtaktunterdrückung aufweisen, besonders
wenn kleine Differenzen präzise erfasst werden sollen.
Ausgabe: 10.08.2004,G.Krucker