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bauteil:operationsverstaerker [2022/03/29 11:15] – [MMIC Verstärker] kretzbauteil:operationsverstaerker [2023/06/02 01:17] (current) – [Mittelschnelle Ruderer] kmk
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   * MCP6274 -- Vierfach-Opamp   * MCP6274 -- Vierfach-Opamp
    
-Für eine weitere Optimierung in Richtung mobiler digitaler Geräte mit noch geringerem Ruhestrom und nur 1.8 V Betriebsspannung lohnt sich ein Blick auf die Reihe  [[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/22229D.pdf|MCP640x]]. Dabei geht man dann andere Kompromisse ein, wie eine geringere Bandbreite, oder eine höherer Eingangsoffset.+Für eine weitere Optimierung in Richtung mobiler digitaler Geräte mit noch geringerem Ruhestrom und nur 1.8 V Betriebsspannung lohnt sich ein Blick auf die Reihe  [[https://www.microchip.com/mymicrochip/filehandler.aspx?ddocname=en546637|MCP640x]]. Dabei geht man dann andere Kompromisse ein, wie eine geringere Bandbreite, oder eine höherer Eingangsoffset.
  
-Für höhere Bandbreite bei ansonsten ähnlichen Eigenschaften kommt die Reihe __ BROKEN-LINK:[[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21811e.pdf|MCP628x]]LINK-BROKEN__ in Frage. Deren Datenblatt verspricht 10 MHz.+Für höhere Bandbreite bei ansonsten ähnlichen Eigenschaften kommt die Reihe __ BROKEN-LINK:[[https://www.microchip.com/stellent/groups/SiteComm_sg/documents/Training_Tutorials/en548352.pdf|MCP628x]]LINK-BROKEN__ in Frage. Deren Datenblatt verspricht 10 MHz.
  
 ==== AD820 ==== ==== AD820 ====
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-=====  +===== Hochfrequenz-Rennpferde =====
-Hochfrequenz-Rennpferde =====+
 ==== ISL55001 ==== ==== ISL55001 ====
 Der __ BROKEN-LINK:[[https://www.renesas.com/us/en/document/dst/isl55001-datasheet|ISL55001]]LINK-BROKEN__ ein schneller Opamp, der trotzdem stabil in allen Lebenslagen ist. Der __ BROKEN-LINK:[[https://www.renesas.com/us/en/document/dst/isl55001-datasheet|ISL55001]]LINK-BROKEN__ ein schneller Opamp, der trotzdem stabil in allen Lebenslagen ist.
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   * __ BROKEN-LINK:[[http://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Avago%20PDFs/MSA-0686.pdf|MSA-0686]]LINK-BROKEN__, Agilent, 18 dB, NF 3.0, 5V, DC bis 0.8 GHz, SO4, nicht mehr erhältlich   * __ BROKEN-LINK:[[http://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Avago%20PDFs/MSA-0686.pdf|MSA-0686]]LINK-BROKEN__, Agilent, 18 dB, NF 3.0, 5V, DC bis 0.8 GHz, SO4, nicht mehr erhältlich
   * [[http://www.farnell.com/datasheets/7265.pdf|MSA-0886]], Agilent, 32.5 dB, NF 3.3, 9V, SO4, nicht mehr erhältlich   * [[http://www.farnell.com/datasheets/7265.pdf|MSA-0886]], Agilent, 32.5 dB, NF 3.3, 9V, SO4, nicht mehr erhältlich
-  * __ BROKEN-LINK:[[https://www.qorvo.com/products/p/QPA4586A#documents|QPA4586A]]LINK-BROKEN__, Qoro, 24 dB @ 100 MHz, 23 dB @ 1 GHz, NF=2.5, SO4, etwa 5 € bei Mouser +  * __ BROKEN-LINK:[[http://www.qorvo.com/products/d/da005893|QPA4586A]]LINK-BROKEN__, Qoro, 24 dB @ 100 MHz, 23 dB @ 1 GHz, NF=2.5, SO4, etwa 5 € bei Mouser 
-  * __ BROKEN-LINK:[[http://www.mouser.com/ds/2/302/BGA2002-36989.pdf|BGA2002]]LINK-BROKEN__ / __ BROKEN-LINK:[[http://www.nxp.com/documents/data_sheet/BGA2001.pdf|BGA2001]]LINK-BROKEN__, NXP, 30 dB @ 100 MHz, 22dB @ 1 GHz, NF=1.3, SOT343, nicht mehr erhältlich. Noch einige in der Schublade. Alternative: MBC13916+  * __ BROKEN-LINK:[[http://www.mouser.com/ds/2/302/BGA2002-36989.pdf|BGA2002]]LINK-BROKEN__ / __ BROKEN-LINK:[[https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/BGA2001.pdf|BGA2001]]LINK-BROKEN__, NXP, 30 dB @ 100 MHz, 22dB @ 1 GHz, NF=1.3, SOT343, nicht mehr erhältlich. Noch einige in der Schublade. Alternative: MBC13916
   * __ BROKEN-LINK:[[https://www.mouser.com/ds/2/412/pf5043z_product_data_sheet-781790.pdf|SPF5043Z]]LINK-BROKEN__, Qorvo, 23 dB @ 100 MHz, 17 dB @ 1 GHz, NF=0.8, SOT343, etwa 4 € bei Mouser   * __ BROKEN-LINK:[[https://www.mouser.com/ds/2/412/pf5043z_product_data_sheet-781790.pdf|SPF5043Z]]LINK-BROKEN__, Qorvo, 23 dB @ 100 MHz, 17 dB @ 1 GHz, NF=0.8, SOT343, etwa 4 € bei Mouser
   * __ BROKEN-LINK:[[https://www.mouser.com/ds/2/302/MBC13916-1126543.pdf|MBC13916]]LINK-BROKEN__, NXP, 35 dB @ 100 MHz, 25 dB @ 1 GHz, NF=1.1, SOT343, etwa 0,80 € bei Mouser   * __ BROKEN-LINK:[[https://www.mouser.com/ds/2/302/MBC13916-1126543.pdf|MBC13916]]LINK-BROKEN__, NXP, 35 dB @ 100 MHz, 25 dB @ 1 GHz, NF=1.1, SOT343, etwa 0,80 € bei Mouser
   * [[https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-BGA427-DS-v01_01-en.pdf?fileId=db3a304314dca3890115418dca4d1638|BGA427]], Infineon, 20 dB, 2 GHz, NF=2.2, SOT343,  0.53 € bei Bürklin, besonders preiswert    * [[https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-BGA427-DS-v01_01-en.pdf?fileId=db3a304314dca3890115418dca4d1638|BGA427]], Infineon, 20 dB, 2 GHz, NF=2.2, SOT343,  0.53 € bei Bürklin, besonders preiswert 
-  * __ BROKEN-LINK:[[http://www.avagotech.com/docs/AV02-1237EN|MGA-62563]]LINK-BROKEN__, Agilent, 20 dB, NF=0.9, 5V, SOT363-6, 2 € bei Farnell, besonders wenig Rauschen. Zu diesem MMIC gibt es ein besonders ausführliches Datenblatt in Form der __ BROKEN-LINK:[[http://www.avagotech.com/docs/AV01-0307EN|App-note 5011]]LINK-BROKEN__ +  * __ BROKEN-LINK:[[http://www1.futureelectronics.com/doc/AVAGO%20TECHNOLOGIES/MGA-62563-TR1G.pdf|MGA-62563]]LINK-BROKEN__, Agilent, 20 dB, NF=0.9, 5V, SOT363-6, 2 € bei Farnell, besonders wenig Rauschen. <del>Zu diesem MMIC gibt es ein besonders ausführliches Datenblatt in Form der __ BROKEN-LINK:[[http://www.avagotech.com/docs/AV01-0307EN|App-note 5011]]LINK-BROKEN__ 
- +</del> 
-===== Stabilisten wenig Temperaturdrift =====+===== Stabilisten mit wenig Temperaturdrift =====
 Auch mit dem besten Sensor misst man Mist, wenn die auswertende Elektronik zu stark von der Umgebungstemperatur abhängt. Für DC-Signale lohnt es sich daher, auf die Temperaturift der beteiligten Verstärker zu achten. In dieser Disziplin sind die beiden Klassiker OP07 und OP27 bereits ziemlich gut. Ihr Eingangsoffset driftet typischerweise  200 nV/K. Wenn es besser sein soll, empfehlen sich: Auch mit dem besten Sensor misst man Mist, wenn die auswertende Elektronik zu stark von der Umgebungstemperatur abhängt. Für DC-Signale lohnt es sich daher, auf die Temperaturift der beteiligten Verstärker zu achten. In dieser Disziplin sind die beiden Klassiker OP07 und OP27 bereits ziemlich gut. Ihr Eingangsoffset driftet typischerweise  200 nV/K. Wenn es besser sein soll, empfehlen sich:
  
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 [[http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/1012afbs.pdf| Datenblatt]] von Linear.  [[http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/1012afbs.pdf| Datenblatt]] von Linear. 
 ==== LTC1150 ==== ==== LTC1150 ====
-  * Phantastisch geringe Temperaturdrift des Input Offsets: 10 nV/K+  * Sehr geringe Temperaturdrift des Input Offsets: 10 nV/K
   * Erhältlich bei Bürklin (41 S 6862, 6.35 EUR)   * Erhältlich bei Bürklin (41 S 6862, 6.35 EUR)
 Nachteil: Die geringe Drift wird mit einer internen Chopper-Technik erreicht. Das bewirkt zusätzliches Rauschen µV-Bereich auf dem Ausgang. Nachteil: Die geringe Drift wird mit einer internen Chopper-Technik erreicht. Das bewirkt zusätzliches Rauschen µV-Bereich auf dem Ausgang.
  
-[[http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/1150fb.pdf|Datenblatt]] von Linear Technology.+[[https://www.mouser.de/datasheet/2/609/1150fb-2953608.pdf|Datenblatt]] von Linear Technology.
  
 ==== TLC2652 ==== ==== TLC2652 ====
-Viel geringer als bei diesem Bautel kann man die Temperaturdrift bei Opamps nicht bekommen. Bei 10 V Signalhub entspricht sie 3e-10 pro Kelvin. +Der [[http://www.ti.com/lit/gpn/tlc2652a|TLC2652]] hat eine sehr geringe Temperaturdrift des Input Offsets. Bei 10 V Signalhub entspricht sie 3e-10 pro Kelvin. 
   * Temperaturdrift des Input Offsets: 3 nV/K   * Temperaturdrift des Input Offsets: 3 nV/K
 Ein potentieller Nachteil ist wieder die Chopper-Technik. Außerdem sind nur maximal +/- 8V Versorgungsspannung erlaubt.  Ein potentieller Nachteil ist wieder die Chopper-Technik. Außerdem sind nur maximal +/- 8V Versorgungsspannung erlaubt. 
-[[http://www.ti.com/lit/gpn/tlc2652a|Datenblatt]] von Texas Instruments+ 
 +==== AD8628 ==== 
 +Beim [[https://www.reichelt.de/index.html?ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=A200%2FDATASHEET_AD8628-29-30-AD-EN.pdf|AD8628]] ist die Temperaturdrift des Input Offsets noch einmal geringer. Das wird auch hier mit Hilfe einer Umschalttechnik erreicht. Allerdings nutzt der Verstärker intern eine Technik, die den störenden Einfluss des Schaltvorgangs minimiert. 
 +  * Temperaturdrift des Input Offsets: 2 nV/K 
 +  * Input Offset: 1 µV 
 +  * Anstiegsrate: 1 V/µs 
 +  * Bandbreitenprodukt: 2 MHz 
 +  * Der Ausgang kommt nahe an die Versorgungsspannung heran (rail-to-rail). 
 +  * Bauformen: SO8, SOT23-5, MSOP8  
 + 
 +Nachteile 
 +  * maximale Versorgungsspannung ist nur 6 V, also maximal +/- 3 V 
 +  * nicht besonders schnell
 ==== AD820 ====  ==== AD820 ==== 
 Wenn der Eingang es Opamps keinen Strom ziehen darf und extrem hochohmig sein soll, dann muss man Kompromisse bei der Temperaturdrift eingehen. Der [[http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD820.pdf|AD820]] ist sowohl bei der Drift als auch beim Eingangsstrom mehr als eine Größenordnung besser als der TL081. Nebenbei  kann dieser Opamp den Ausgang bis nahe an die Versorgung ziehen (rail-to-rail). Wenn der Eingang es Opamps keinen Strom ziehen darf und extrem hochohmig sein soll, dann muss man Kompromisse bei der Temperaturdrift eingehen. Der [[http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD820.pdf|AD820]] ist sowohl bei der Drift als auch beim Eingangsstrom mehr als eine Größenordnung besser als der TL081. Nebenbei  kann dieser Opamp den Ausgang bis nahe an die Versorgung ziehen (rail-to-rail).
Line 446: Line 457:
   * Pinbelegung weicht deutlich von Operationsverstärkern ab   * Pinbelegung weicht deutlich von Operationsverstärkern ab
   * recht viel Ruhestrom   * recht viel Ruhestrom
 +===== Voll Differentiell =====
 +Manche Operationsverstärker haben einen zweiten Ausgang, dessen Spannungswert sich immer invers zum ersten verhält. Zusammen ergibt das ein Signal, dessen beide Anschlüsse symmetrisch zu einem von außen vorgegebenen Massepotential liegen. Bezogen auf diese Masse verhält sich der Ausgang also differentiell. Weil die Eingänge eines Operationsverstärkers ebenfalls die Differenz von zwei Potentialen auswerten, nennt man diese Bauform "voll differentiell" ("//fully differential//"). Sie trennen das Potential, auf das sich das Eingangssignal bezieht von dem Bezugspotential des Ausgangs.
 +
 +Eine Verstärkerschaltung, die mit einem voll differentiellen Operationsverstärkern aufgebaut ist, hat typischerweise zwei ähnlich gestaltete Rückkoppelpfade. Einer verbindet den regulären Ausgang mit dem negativen Eingang. Der zweite führt vom invertierten Ausgang zum positiven Eingang. Die Beschaltung der Komponente wird damit physikalisch symmetrisch in Bezug zur Masse. 
 +
 +Ein wichtiges Anwendungsgebiet für voll differentielle Verstärker ist die analoge Signalaufbereitung für die Wandlung in ein digitales Signal. Sie werden vor allem dann benötigt, wenn Signale mit hoher Bandbreite gewandelt werden sollen.  
 +
 +Der größte Anbieter für diese Familie von Verstärkern ist Texas Instruments (TI). Von TI gibt es mit der [[https://www.ti.com/lit/pdf/SLOA054|App-Note SLOA054]] eine Übersicht über die Funktion und den Einsatz von voll differentiellen Verstärkern und eine spezialisierte [[ https://www.ti.com/amplifier-circuit/fully-differential/overview.html|Auswahlseite]] für die von TI hergestellten Modelle. 
 +
 +  * [[https://www.ti.com/product/THS4531|THS4531]] -- maximale Versorgungsspannung: +/- 2.5 V, Bandbreiteprodukt: 25 MHz, Eingangsrauschen: 10 nV/sqrt(Hz), Ausgang rail-to-rail  
 +  * [[https://www.ti.com/product/OPA1632|OPA1632]] -- maximale Versorgungsspannung: +/- 15 V, Bandbreiteprodukt: 180 MHz, Eingangsrauschen 1.25 nV/sqrt(Hz)
 +
 ===== Signalverkleinerer und Signalverschieber ===== ===== Signalverkleinerer und Signalverschieber =====
 Beim Übergang von der analogen in die digitale Welt mit einem [[wpde>Analog-Digital-Umsetzer]] (ADC) strebt man häufig an, den digitalen Wertebereich voll auszunutzen. Das kann bedeuten, dass sie um einen festen Faktor verkleinert und/oder verschoben werden müssen. Wenn etwa das Ausgangsignal eines mit +/- 12 V betriebenen Operationsverstärkers von einem ADC erfasst werden soll, der am Eingang Spannungen zwischen 0 V und 3.3 V erwartet. Beim Übergang von der analogen in die digitale Welt mit einem [[wpde>Analog-Digital-Umsetzer]] (ADC) strebt man häufig an, den digitalen Wertebereich voll auszunutzen. Das kann bedeuten, dass sie um einen festen Faktor verkleinert und/oder verschoben werden müssen. Wenn etwa das Ausgangsignal eines mit +/- 12 V betriebenen Operationsverstärkers von einem ADC erfasst werden soll, der am Eingang Spannungen zwischen 0 V und 3.3 V erwartet.
Line 489: Line 512:
   * Offset-Spannung: 0.5 mV   * Offset-Spannung: 0.5 mV
   * Versorgung: maximal +/-  18 V   * Versorgung: maximal +/-  18 V
-  * Erhältlich für 2-4 € bei den üblichen Verdächtigen Elektronikhändlern.+  * Erhältlich für 2-4 € bei den üblichen verdächtigen Elektronikhändlern.
  von Texas Instruments  von Texas Instruments
  
Line 498: Line 521:
   * Input noise: 1.7 nV/√Hz, 1.5 pA/√Hz,   * Input noise: 1.7 nV/√Hz, 1.5 pA/√Hz,
   * Versorgung: +/- 15 V   * Versorgung: +/- 15 V
-  * bei Verstärkung 1 stabil+  * kann bei Verstärkung 1 stabil betrieben werden. Braucht dafür einen Kompensations-Kondensator an Pin 5.
   * kann ab Verstärkung 10 beliebige kapazitive Lasten treiben   * kann ab Verstärkung 10 beliebige kapazitive Lasten treiben
   * erhältlich in DIP und in SO8   * erhältlich in DIP und in SO8
  
 Nachteile: Nachteile:
-  * etwa 5.50 EUR/Stck.+  * teuer → etwa 10 EUR/Stück
   * die Bandbreite nimmt bei Belastung des Ausgangs deutlich ab   * die Bandbreite nimmt bei Belastung des Ausgangs deutlich ab
 +  * braucht unter Verstärkung 20 externe Kompenastion mit einem Kondensator an Pin 5. Siehe Datenblatt, Seite 13.
  
 ==== ADA4898-1 ==== ==== ADA4898-1 ====
Line 578: Line 602:
   * [[http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/6744.pdf|TDA7293]] (100 V, 20 kHz, 100W) Geeignet für Parallel-Schaltung. Bei Reichelt erhältlich für 2.40 EUR.   * [[http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/6744.pdf|TDA7293]] (100 V, 20 kHz, 100W) Geeignet für Parallel-Schaltung. Bei Reichelt erhältlich für 2.40 EUR.
   * [[https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/6090fe.pdf|LTC6090]] (140 V, 12 MHz, 21 V/µs, 50 mA)   * [[https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/6090fe.pdf|LTC6090]] (140 V, 12 MHz, 21 V/µs, 50 mA)
-  * __ BROKEN-LINK:[[http://www.ti.com/lit/gpn/lme49811|LME49811]]LINK-BROKEN__ (200 V, 15 V/µs, 1.5 mA) +  * __ BROKEN-LINK:[[https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Texas%20Instruments%20PDFs/LME49811.pdf|LME49811]]LINK-BROKEN__ (200 V, 15 V/µs, 1.5 mA) 
-  * __ BROKEN-LINK:[[http://www.ti.com/lit/gpn/lme4981|LME49810]]LINK-BROKEN__ (200 V, 50V/µs, 60 mA)+  * __ BROKEN-LINK:[[https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Texas%20Instruments%20PDFs/LME49810.pdf|LME49810]]LINK-BROKEN__ (200 V, 50V/µs, 60 mA)
   * [[https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADHV4702-1.pdf|ADHV4702]] (220 V, 10 MHz, 74 V/µs, 20 mA) ungewöhnliche SMD-Bauform, 18 €/Stück bei Mouser   * [[https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADHV4702-1.pdf|ADHV4702]] (220 V, 10 MHz, 74 V/µs, 20 mA) ungewöhnliche SMD-Bauform, 18 €/Stück bei Mouser
 ==== Diskret aufgebaute Endstufe ==== ==== Diskret aufgebaute Endstufe ====
Line 668: Line 692:
  
  
-Als __ BROKEN-LINK:[[http://www.e-devices.ricoh.co.jp/en/products/product_power/pkg/sot-23-6.pdf|SOT23-6]]LINK-BROKEN__, auch "SC74", hat das SOT23-Gehäuse sechs Anschlüsse. Der zusätzliche Anschluss wird dann als "Shut-down" genutzt, um den Verstärker schlafen zu legen und dadurch Strom zu sparen. Da diese Verstärker für die Zusammenarbeit mit Digital-Anwendungen und Akkus optimiert sind, haben sie häufig eine eher geringe maximale Versorgungsspannung. Beispiele:+Als __ BROKEN-LINK:[[https://m.littelfuse.com/~/media/electronics/datasheets/sidactors/littelfuse_sidactor_dslp_biased_sot23_6_datasheet.pdf.pdf|SOT23-6]]LINK-BROKEN__, auch "SC74", hat das SOT23-Gehäuse sechs Anschlüsse. Der zusätzliche Anschluss wird dann als "Shut-down" genutzt, um den Verstärker schlafen zu legen und dadurch Strom zu sparen. Da diese Verstärker für die Zusammenarbeit mit Digital-Anwendungen und Akkus optimiert sind, haben sie häufig eine eher geringe maximale Versorgungsspannung. Beispiele:
   * [[http://www.ti.com/lit/gpn/opa734|OPA734]]: Bipolarer Opamp mit sehr geringem Offset.  Der Input Offset ist kleiner als 5 µV. Anstiegsrate 1.5 V/µs. Der Verstärker ist stabil bei 1:1-Verstärkung. Rail-to-Rail-Output. Kann mit +/- 5 V betrieben werden.   * [[http://www.ti.com/lit/gpn/opa734|OPA734]]: Bipolarer Opamp mit sehr geringem Offset.  Der Input Offset ist kleiner als 5 µV. Anstiegsrate 1.5 V/µs. Der Verstärker ist stabil bei 1:1-Verstärkung. Rail-to-Rail-Output. Kann mit +/- 5 V betrieben werden.
   * [[http://www.ti.com/lit/gpn/opa625|OPA625]]: Schneller bipolarer Opamp. Bandbreitenprodukt 70 MHz. Die Anstiegsrate liegt bei 45 V/µs. Der Verstärker ist stabil bei 1:1-Verstärkung. Gut geeignet als Vorverstärker für AD-Wandler.   * [[http://www.ti.com/lit/gpn/opa625|OPA625]]: Schneller bipolarer Opamp. Bandbreitenprodukt 70 MHz. Die Anstiegsrate liegt bei 45 V/µs. Der Verstärker ist stabil bei 1:1-Verstärkung. Gut geeignet als Vorverstärker für AD-Wandler.