Richi´s Lab

National Semiconductor LM306

LM306H

LM306H

Der LM306 ist ein Operationsverstärker, der darauf optimiert wurde als schneller Komparator zu arbeiten und so Schaltzeiten von maximal 40ns ermöglicht. Die Lowside-Endstufe kann Ströme bis zu 100mA zur Masse ableiten und so auch direkt höhere Lasten treiben. Zwei sogenannte Strobe-Eingänge ermöglichen es den Ausgang zu deaktivieren.

Prinzipiell kann man jeden Operationsverstärker als Komparator nutzen, indem man auf eine Rückkopplung verzichtet. Das führt allerdings dazu, dass dessen Ausgang immer maximal ausgesteuert ist, also die Transistoren in Sättigung betrieben werden. Wechselt die Spannung an den Eingängen ihre Polarität, so benötigt der Operationsverstärker eine nicht unerhebliche Zeit die ausgesteuerten Transistoren wieder zu sperren und damit den Ausgang umzuschalten. Außerdem reduziert der immer enthaltene Kompensationskondensator die maximal mögliche Schaltgeschwindigkeit. Ein Komparator ist derart optimiert, dass er sehr schnell schalten kann, dafür eignet er sich nicht mehr für den Einsatz als Operationsverstärker mit Rückkopplung.

 

LM306H Schaltplan

Das Datenblatt enhält einen detaillierten Schaltplan. Ansatzweise sind Schaltungsteile eines normaler Operationsverstärkers erkennbar. Am Eingang befindet sich ein Differenzverstärker bestehend aus einer Stromsenke (Q12/Q13/R9), zwei Eingangstransistoren (Q1/Q2) und zwei Kollektorwiderständen (R1/R2). Der Ausgang besteht aus einem Treiber (Q7) und einem Endstufentransistor (Q10) mit Überstromschutz (R7/Q11). Die Strobe-Eingänge beeinflussen direkt die Ansteuerung des Treibers. Der Transistor Q9 stellt mit dem Potential der Z-Diode D1 und dem Widerstand R5 eine Stromquelle dar, die am Ausgang einen High-Pegel einstellen kann.

Neben den beschriebenen Schaltungsteilen besitzt der LM306 aber auch einige Komponenten und Verschaltungen, die ihn deutlich von einem normalen Operationsverstärker unterscheiden. Oberhalb des Differenzverstärkers befinden sich zwei Transistoren (Q5/Q6), die nicht den sonst üblichen Stromspiegel darstellen. Stattdessen beeinflussen die auf den Differenzverstärker folgenden Transistoren (Q3/Q4) den Strom durch den Differenzverstärker. Diese Verschaltung verhindert höchstwahrscheinlich eine zu starke Aussteuerung der Transistoren. Genauso kann man davon ausgehen, dass die Strecke Q8/D2/D6 so ausgelegt ist, dass der Treibertransistor Q7 nicht voll ausgesteuert wird. So ist sichergestellt, dass der LM306 bei einem Polaritätswechsel am Eingang möglichst schnell umschaltet.

 

LM306H Die

Das Die besitzt die Abmessungen 1,1mm x 0,8mm und trägt die Bezeichnung 106. Der LM106 ist die etwas enger spezifizierte Variante des Komparators. Anscheinend kamen für die Herstellung sechs Masken zum Einsatz. Die Kennzeichnung mit einem A lässt darauf schließen, dass der Maskensatz bis zum Zeitpunkt der Herstellung dieses Teils nicht überarbeitet werden mussten. Das E mit dem Unterstrich passt nicht ins Bild. Es könnte das Kürzel eines Entwicklers sein. Eines der unteren Bondpads zeigt deutlich eine Beschädigung. Es scheint, dass hier der erste Bondvorgang fehlschlagen ist.

Der große Lowside-Transistor am Ausgang sticht sofort ins Auge. Darüber ist der niederohmige und daher kurze und breite Shunt der Strombegrenzung zu erkennen. An der unteren Kante befinden sich die Strobe-Eingänge. In der linken oberen Ecke sind die symmetrischen Eingänge platziert.

 

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