Analog Tipp Nicht jeder OP eignet sich als Komparator

Benötigt eine Applikation beispielsweise 3 Operationsverstärker (OPs) und ein Komparator, so liegt es nahe, einen Vierfach-OP zu verwenden und einen der OPs als Komparator zu beschalten. Dabei gilt...

Benötigt eine Applikation beispielsweise 3 Operationsverstärker (OPs) und ein Komparator, so liegt es nahe, einen Vierfach-OP zu verwenden und einen der OPs als Komparator zu beschalten. Dabei gilt es, einige Punkte zu beachten.Viele Operationsverstärker besitzen am Eingang eine Schutzbeschaltung, die durch anti-paralell geschaltete Dioden gebildet ist. Liegt an den Eingängen eine Differenzspannung, die größer als die Schwellspannung einer Diode ist ( 0,7 V), so beginnen die Dioden zu leiten. Es fließt ein Strom vom positiven zum negativen Eingang oder umgekehrt. Dadurch können Verzerrungen am Signal entstehen. Liefert die Signalquelle einen Strom über 5 mA, kann dadurch sogar die Eingangsstufe zerstört werden. Wird ein OP als Komparator beschaltet, ist daher darauf zu achten, dass dessen zulässige Eingangsdifferenzspannung mit 6-Höhe der Versorgungsspannung spezifiziert ist.Operationsverstärker mit bipolaren Eingängen halten meist nur eine begrenzte Differenzeingangsspannung aus. Manche dieser Verstärker wie der OP777 besitzen jedoch Schutzdioden und zusätzlich eingebaute Reihenwiderstände, die im Überspannungsfall den Strom begrenzen. Diese Verstärker sind dann als Komparator einsetzbar. OPs mit CMOS-Eingangsstufen zeigen keine Beschränkungen in Bezug auf die maximale Diffe-renzeingangsspannung. Sie besitzen keine internen Schutzdioden, das Differenzeingangssignal darf den Pegel der Versorgungsspannung erreichen. Bei CMOS Rail-to-Rail-Eingangsstufen ist jedoch darauf zu achten, dass in der Nähe der Versorgungsspannungen (0,7 V) der Gleichtaktspannungsfehler relativ groß ist und durch große Eingangsdifferenzsignale die Offset-Spannung verschoben werden kann. Manche OPs mit JFET oder bipolaren Eingängen haben nur einen eingeschränkten Gleichtaktspannungsbereich. Wird dieser überschritten, kann es zu einem Phasensprung (Phase Reversal) am Ausgang kommen. Solche OPs lassen sich nur bedingt als Komparator einsetzen.Wird ein OP übersteuert, geht die Ausgangsstufe in Sättigung und der Kompensationskondensator sowie parasitäre Kondensatoren werden geladen. Das führt zu langen Verzögerungszeiten. Im Vergleich dazu besitzt ein echter Komparator eine interne Klemmschaltung, die eine Sättigung der Ausgangsstufe verhindert. Ein Komparator besitzt ein besseres Frequenzverhalten; in Anwendungen jedoch, in denen Spannungen im µV-Bereich detektiert werden müssen, wird ein Präzisions-Operationsverstärker die genauere Lösung ermöglichen.

(ID:128576)