Was macht man mit einem nicht genutzten Operationsverstärker?

Diese Situation ist kniffliger, als sie aussieht. Falls ein OPV übersteuert wird, gelangt die Ausgangsstufe auf einer der Versorgungsspannungen in die Sättigung und der OPV nimmt übermäßig Leistung auf. Viele der üblichen Konfigurationen eines ungenutzten OPV übersteuern diesen.

Falls alle Anschlüsse offen bleiben, besteht ein echtes Risiko darin, dass elektrostatische Störfelder bewirken, dass sich ein Eingang außerhalb der Versorgungsspannung bewegt. Dies kann ein Latch-up bewirken und den gesamten Chip zerstören. Selbst wenn es zu keinem Latch-up kommt, kann ein DC-Feld Sättigungsvorgänge und Stromverschwendung verursachen. Ferner kann es vorkommen, dass der Verstärker ein AC-Feld verstärkt und, falls er übersteuert wird, seinen eigenen Versorgungsstrom moduliert. Dies kann Übersprechen zu anderen OPVs auf dem Chip verursachen.

Einige Anwender verbinden einen Eingang mit der positiven und den anderen mit der negativen Versorgungsspannung. Dies wiederum sättigt den Ausgang und verschwendet Strom. Auch kann dies dazu führen, dass die differenzielle Eingangsspannung überschritten und das Bauteil beschädigt wird. Selbst wenn es zu keiner Beschädigung kommt, nehmen einige Eingangsstufen unter diesen Bedingungen mehrere zehn Milliampere auf und verbraten so noch mehr Strom.

Beide Eingänge auf Masse zu legen oder sie auf einem anderen Potenzial kurzzuschließen, führt ebenfalls dazu, dass die Ausgangsstufe in die Sättigung gelangt. Dies ist so, weil die Offsetspannung eines OPV niemals genau Null ist. Die Eingänge kurzzuschließen und nicht vorzuspannen hat die gleichen Latch-up Risiken wie bereits erwähnt.

Die Lösung: Ausgang an den invertierenden Eingang

Was man tun sollte ist, das Bauteil als Sapnnungsfolger zu schalten (Ausgang an invertierenden Eingang) und den nicht-invertierenden Eingang mit einem Potenzial zu verbinden, das zwischen den Versorgungsspannungen liegt. Mit einem System mit zwei Versorgungen ist Masse ideal. Der Anschluss an die positive oder negative Versorgung eines Systems mit nur einer Versorgungsspannung führt jedoch zur Sättigung und einer daraus resultierenden Stromverschwendung, falls die Offsetspannung die falsche Polarität hat. Das Potenzial „irgendwo zwischen den Versorgungsleitungen“ kann ein beliebiger Punkt in der Schaltung mit geeignetem Potenzial sein, da die durch den OPV-Eingang verursachte Belastung nur minimal ist.

Oder man kann ihn als Pufferverstärker in einem Teil eines Systems verwenden, der zwar keinen Pufferverstärker braucht, aber mit Pufferverstärker etwas leistungsfähiger ist.

Von Uwe Bröckelmann nach Unterlagen von Analog Devices.

Ein Gedanke zu „Was macht man mit einem nicht genutzten Operationsverstärker?“

  1. Dieser Artikel ist unvollständig: Nicht alle Operationsverstärker können stabil als Spannungsfolger beschaltet werden (Stichwort „unity gain stability“) und ein OP, der stabil in der Begrenzung hängt, wäre mir allemal lieber als einer der schwingt!

    Hier gibt es natürlich auch eine Lösung: Diese OPs sind dann mit einer Gegenkopplung zu beschalten, die einer Verstärkung etwas oberhalb des stabilen Minimums entspricht. Dafür sind dann eben min. zwei Widerstände zu opfern.

    Hingegen gibt es durchaus OPs, deren zulässiger Eingangsspannungsbereich eines der oder sogar beide Versorgungspotentiale mit einschließt, bei denen der nicht invertierende Eingang also problemlos „auf Masse“ gelegt werden kann.

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