Grundlagenfrage: Stomaufnahme einer OPV Schaltung?

[wgh52]

Tja Leute,

ich habe wirklich eine Anfängerfrage, die aber möglicherweise doch nicht sooo trivial ist:

Wie kann ich die Stromaufnahme von OPV Schaltungen bestimmen bevor ich sie aufbaue?

Meine im Bau befindliche Elektronik hat viele OPVs und ich will ja die Stromversorgung nicht zu schwach auslegen.

Gut wäre:

1. eine grobe Pi*Daumen-Regel für den Anfang
2. eine genauere Berechnung ggf. unter Einbeziehung von Bauteilwerten, Datenblattangaben usw. für's Verständnis

Ich habe meine Frage bewußt allgemein gehalten, damit auch andere von Formeln usw. profitieren können und danke den Wissenden schonmal herzlich für's freundliche Teilen des Wissens!

[3eepoint]

Also der brute force Ansatz wäre ins Datenblatt des OPV gucken und den Worst Case annehmen, dass alle zeitgleich ihren maximalen Ausgangsstrom liefern. Gewissheit wirst du, auch je nachdem wie kompliziert die Schaltung ist, nur mit Programmen wie Spice bekommen. Von hand berechnet man sowas heutzutage eigentlich nicht mehr. Wie sieht die Schaltung denn aus?

[db7mk]

Hallo zusammen,

der Stromverbrauch wird ja in der Regel nicht vom OP selber bestimmt, sondern von der Wahl der Aussenbeschaltung. Insbesondere die Last die getrieben werden soll und die Dimensionierung der Arbeitspunkte über die Widerstandsbeschaltung sind hauptsächlich für den Stromverbrauch verantwortlich.

In erster Linie kannst Du schon daraus ungefähr abschätzen wie hoch der Stromverbrauch ist. Der normale Standardop ist als Spannungsverstärker ausgelegt.

Was soll der Einsatzzweck denn sein ,
Batteriegetrieben oder normal an 220V ?
Möchtest Du Hochfrequenz oder NF buffern, verstärken,regeln ?
Willst du mit symetrischer oder unsymetrischer Versorgungsspannung arbeiten ?

Bei Netzbetrieb würde ich mir da keine Gedanken machen, Standard 78x und 79x Spannungsregler , Elko und fertich.
Bei Batteriebetrieb lohnt es sich mal die Seiten von LT und Analog Devices nach deren Vorschläge für low power zu schauen.

viele Grüße

Markus

[wgh52]

Hallo Freunde,

danke für die ersten Antworten. Ich habe eine Audioschaltung vor, bei der je nach Ausbaustufe verschieden viele OPV Stufen zum Einsatrz kommen, die auch verschiedene OPV Typen (FET und bipolar Eingänge) enthalten können. Wieviele das mal werden weis ich noch nicht genau, das Netzteil liefert 1,4A mit LM317/337 Reglern. Es werden hauptsächlich Filter, Regler (Endstufen dazu sind ganz separat), Mikrofonverstärker und Desymmetrierer versorgt.

Aber der Einsatzzweck sollte mit der Stromaufnahme eigentlich weniger zu tun haben oder? Ich hätte auch für spätere Nutzung gerne die zwei besagten Ansätze: Dicker Daumen und genaue Berechnung.

Danke nochmals!

[db7mk]

Hallo Winfried,

wenn ich die Sache rangehen würde, ich bräuchte eine Architektur.
Diese Architektur würde folgende Elemente enthalten:
1) exakte Weg
Filter, Spannungsverstärker, Leistungsverstärker (Stromverstärker), Impdanzwandler etc.
Dann würde ich mir für diese Blöcke die passenden OPs raussuchen.
Dann mit Hilfe des Datenblatts den Strombedarf abschätzen.

2) der superbreite Daumen
Die super Anwender für Op's in jediglicher Form sind die Freunde, die noch analoge Musiksynthesizer selbstbauen.
OP-Gräber und Schaltung in jediglicher Form, ein wunderbarer Vertreter der DIY Szene war Mr Ray Wilson , leider letztes Jahr an Krebs gestorben.
Schau Dir mal an, wie er seinen Ultimate Synthesizer gebaut hat (irgenddwann bau ich mir auch sowas, wenn ich im Lotto gewinne und ganz viel Zeit habe).
http://musicfromouterspace.com/index...W=1735&VPH=865.

In diesem Synthesizer sind über 25 OpAms verbaut. Dafür wird auch nur ein Standard bipolor Netzteil mit 1A verwendet.

Generell ist diese Seite ein super Einstieg, wie man mit OPs umgeht. Stöbern lohnt sich.
Vielleicht ist das ein Weg der Dir dabei helfen könnte.


liebe Grüße

Markus

[db7mk]

Hallo Wienfrid,

als ich meine 2 -3 Op Schaltungen aufgebaut habe, habe ich immer mit einem 2 Labornetzteilen gearbeitet, bei denen man den Strom begrenzen konnte. Dass hat manches Marlör verhindert.
Ich wusste ja, daß der Strombedarf der Schaltung relativ gering war und habe dann die Strombegrenzung ziemlich niedrig eingestellt.

Bei Verdrahtungs- und Anschlussfehler hat dass mir dies einige Male die Zerstörung der OPs verhindert.
Zwei Stück davon wären keine schlechte Geldanlage:
https://www.pollin.de/p/netzgeraet-q...n-1803c-351564

In der Regel sind die OPs als Spannungsverstärker ausgelegt und nicht als Leistungsverstärker (gibt auch Ausnahmen mit integrierten Leistungsops), Aus dem Grund können die OPs auch mal sterben bei Überbelastung der Ausgänge.

liebe Grüße

Markus

[wgh52]

Markus,

danke für Deine Mühe! Ich probiere neue Schaltungen an zwei Peaktech 6080 Labornetzteilen aus und kann so natürlich die aktuelle Stromaufnahme über die einstellbare Strombegrenzung messen. Ja, das ist praktisch und darum ich bitte um Verständnis dafür, dass ich so insistiere eine eher theoretische Vordimensionierung lernen zu wollen.

Ich versuche mal einen Ansatz mit verschiedenen OPVs nach Datenblatt und meinem Gusto:

OPA-164x
IQ (Quiescent current per Amp): max. 2,3mA

NE5534
Icc (Supply current): max. 8mA

Habe ich nun eine Schaltung mit einem OPA1644 und einem NE5534 ergäbe sich ein Strombedarf von 4x2,3mA+1x8mA=17,2mA, was aber nur die Ruheströme berücksichtigt. Wie geht die Aussenbeschaltungen ein? Ich bin unsicher ob es OK ist einfach auf 35mA zu verdoppeln...

Es ist mir schon klar, dass, selbst wenn ich zehn 4-fach-FET-OPVs, zehn bipolar-OPVs und Beschaltung benutze, die 1,4A bei weitem nicht erreicht werden, würde das aber gerne berechnen...

Übrigens: Warum würde man z.B. bei zehn der Beispielschaltungen mit vielleicht 170...300mA Verbrauch, auf 1,4A Lieferfähigkeit überdimensionieren?

[db7mk]

Hallo Winfried,

mir ist aus meiner Studiumszeit nichts bekannt. Das ist aber auch ein paar Tage her (nein, Röhrenschaltungen haben wir nicht gelernt).
Die Herren Tietze und Schenk (Standardwerk Halbleitertechnik), schweigen sich dazu aus. Ein kurzer Blick bei Analog Devices hat auch nichts ergeben.

Selbst die Profis bei TI schätzen den Stromverbrauch über die einzelnen Funktionsblöcke ab.

Siehe hier: http://www.ti.com/lit/an/snaa301a/snaa301a.pdf

Das einzige was den Strombedarf ansteigen läßt., ist die gewünschte Anstiegszeit des OPs. Die internen Kapazitäten des Siliziums wollen ja auch aufgeladen werden.
Das sind in der Regel aber Größenordnungen von nanoA und µA. Hat somit nun wirklich keinen Einfluss auf die Auslegung der Stromversorgung.

Die Auslegung der Netzteile auf 1A der auch 2A Lieferfähigkeit ist glaub ich nur dem geschuldet, daß das Zeug halt billig und verfügbar ist
(wilde Vermutung von mir ).


viele Grüße

Markus

[db7mk]

Was mir gerade noch so einfällt,
mein kleines Behringer Mischpult hat garantiert eine ähnliche Anzahl von OPs (5 Kanäle, Kopfhöhrerverstärker, 20leds), dort wird das Netzteil irgendwo um die 300mA ausgelegt.
Der Stromverbrauch dort kommt garantiert nur von den LEDs und dem Kopfhöhrerverstärker.


Hm, damit habe ich Dir aber wieder nicht geholfen ....

viele Grüße

Markus

[wgh52]

Hallo Markus,

Danke, dass Du Dich so auf das Thema einlässt! Mir geht's wie Dir: Studium lange her, dmals aber kein Thema, Tietze-Schenk: Fehlanzeige, im Web wenig zu finden.Die verlinkte AppNote finde ich in dem Sinne aufschlussreich, dass dort der Stromverbrauch der OPV Schaltungen lediglich durch die spezifizierte IC Stromaufnahme angenähert wird. Praktisch gesehen reicht das ja wie gesagt. Dass da theoretisch nichts Dokumentiertes zu finden ist lässt mich den Verdacht hegen, dass die externe Beschaltung nur marginal zum Gesamtverbrauch beiträgt.

Also will ich es damit bewenden lassen und nicht weiter nerven

Mein Fazit: Ich nehme die max. Herstellerangaben je Amp oder IC, multipliziere entsprechend der Applikation, nehme Sicherheit dazu und weis wie die Spannungsregler auszulegen sind.

In meinem spezifischen Falle kann ich die bereits stabilisierte symmetrische Versorgung lokal auf den kleinen Modulen durch (Mini- oder SMD-)3-BeinRegler ohne Kühlung entkoppeln. Das wäre so eine Art high-end-woodoo Tick, den ich gerne implementieren würde.

Danke vielmals, ich hab was gelernt.

[db7mk]

Hallo Winfried,

das ist glaub ich der richtige Weg. Entscheidend ist, solange keine Leistungsverstärkung stattfindet, wird auch der Strombedarf kaum über die Grundversorgung der OPs steigen.

In dem OPs sind vor allem die Konstantstromquellen der Differenzverstärker die Hauptverbraucher vom Strom. Die Auslegung dieser Stromquellen mit Robustheit und Rauscharmut war die Kunst der Schaltungsdesigner. So ungefähr hatte ein Kommilitone mir als Legastheniker das erklärt.
Der rote Tietze Schenk, genauso teuer wie eine Monatsmiete der Studentenbude, war so das Standardwerk für akademische Schwachstromfuckler.
Ich habe jetzt gerade mal auf Amzaon geschaut. DM = Euro :-)

https://www.amazon.de/Halbleiter-Sch...s%2C250&sr=8-1

Die Entkopplung der Spannungsversorgung, bzw. die Mehrfachauslegung ist garnicht verkehrt. Du entkoppelst damit die einzelnen Funktionsblöcke wesentlich besser. Vor allem bei HF-Schaltungen wird dies besonders oft gemacht, damit auf keinen Fall Einkopplung von ungewollten Signalen über die Stromversorgung erfolgt. Das wird umso kritischer je höher der Verstärkungsfaktor der Stufen ist.


Ich wünsch Dir ein schönes Wochenende.

Markus

[wgh52]

Hallo Markus,

danke Dir, mein Tietze Schenk hat bei mir seit den 70ern überdauert, hat manchmal geholfen, ist aber bei vielen Themen eher theoretisch...

Also dann erstmal: vy73 es gd dx de wgh52