Strom senken mit dem LM324

Strom senken mit dem LM324

Mein Allzweck Lieblings OP ist der LM324. Er kostet fast nichts und man kann ihn in den meisten single supply Anwendungen super nutzen, weil sein Ausgang fast ganz bis an die negative Rail heranreicht.

Leider gilt dies nur, wenn der OP keinen Strom senken muss. Aus aktuellem Anlass habe ich mir mal angesehen, wie gut der OP noch die 0V halten kann, wenn er dabei einen Strom senken muss.

Der Aufbau sah dabei so aus, wie er wohl auch in vielen Anwendungen zu finden ist. Der OP wurde mit GND und 24V versorgt und wurde als Spannungsfolger beschaltet. Die 24V spielen hier im Prinzip überhaupt keine Rolle, weil wir in allen Versuchen weit davon weg sind.

LM324

Nun habe ich mit meinem HP 3456A hochohmig (>10G) die Spannung am Ausgang gemessen während ich mit einer Stromquelle (Knick JS 3010) einen Strom in den Ausgang eingeprägt habe. Im folgenden Bild habe ich den Strom bis 10mA erhöht um erstmal einen Überblick über die Extreme zu bekommen.

LM324_10mA

Es ist deutlich zu sehen, dass die Spannung sehr schnell auf über 0,5V ansteigt obwohl nur wenige 10µA in den Ausgang fließen. Dies kann in vielen Anwendungen bereits ein Problem darstellen. Aus diesem Grund habe ich mir den vorderen Bereich bis 100µA noch einmal genauer angesehen.

LM324_100uA

Ein Ausweg wäre natürlich eine negative Versorgungsspannung. Dies würde dem LM324 ermöglichen einen deutlich größeren Strom zu senken. Ein kurzer Versuch mit -5V an der negativen OP Versorgung ergab, dass die Spannung selbst im Bereich von 0 bis 5mA nur um 240µV anstieg.

LM324_5mA_-5V

Nun hat man oft nicht die Möglichkeit dem OP eine negative Versorgung zur Verfügung zu stellen oder man will es auch einfach nicht ;). In diesem Fall kann man sich auch mit einem Widerstand gegen GND ein wenig behelfen. Im folgenden Graphen habe ich einmal die Spannung mit offenem Ausgang gegen die Spannung am Ausgang mit einem zusätzlichen 1k Widerstand gegen GND aufgetragen.

LM324_1k_vs_keinR

Für kleine Ströme bringt dieser 1k Widerstand eine deutliche Verbesserung gegenüber dem ansonsten unbeschaltetem Ausgang. Jedoch ist 1k schon ein Kompromiss beim zu liefernden Ausgangsstrom. Je nachdem wie klein die maximal benötigte Ausgangsspannung ist kann hier aber noch etwas optimiert werden.

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