Hallo, ich habe ein Problem mit folgendem Szenario: Ich möchte den Ausgang eines Operationsverstärkers (Signal liegt im Bereich -10...+10 V) über den Ausgang eines Mikrocontrollers auf Masse ziehen können. Um den OP nicht kurzzuschliessen, habe ich an dessen Ausgang also einen Widerstand 220R plaziert, und gehe damit auf den Kollektor eines BC547. Der Emitter ist mit Masse verbunden, als Basiswiderstand verwende ich 1k. Im Experimentierstadium hat das ganze auch funktioniert: wenn die Basis "in der Luft hängt", kommt das OP-Signal -10...+10V unverändert durch. Wenn ich die Basis auf +5V lege, wird das Signal gegen Masse kurzgeschlossen. Nun möchte ich die Basis aber über einen Mikrocontroller-Pin (AVR) schalten, so dass es den Zustand "in der Luft" nicht gibt. Wenn der Pin an ist (+5V), wird das Signal wie erwartet gegen Masse kurzgeschlossen. Wenn der Pin aber aus ist, wird der negative Bereich des Signals beschnitten, das Ausgangssignal liegt dann nur noch im Bereich -2...+10V. Selbiges Verhalten habe ich auch, wenn ich den Pin im Aus-Zustand auf Eingang schalte (müsste dann ja ein offener Tri-State sein). Wenn am Kollektor etwas negatives liegt, an der Basis aber ein Potenzial >=0V, scheint hier etwas schiefzugehn. Kann mir jemand helfen, wie ich mein Signal schalten kann? Analogelektronik ist leider nicht meine Stärke... Danke & Gruß Tobias
Hallo, ohne jetzt über Sinn oder Unsinn dieser Schaltung nachzudenken (10V an 220 Ohm sind immernhin noch 45mA für den OPV-Ausgang): wenn die Ausgangsspannung negativ wird leitet die CB-Diode und damit auch die Schutzdioden an den AVR-Pins. Lege eine Diode in die Basisleitung mit Anode zum Pin und Katode zur Basis in Reihe zum Basiswiderstand. Gruß aus Berlin Michael
> (Signal liegt im Bereich -10...+10 V) > ... gehe damit auf den Kollektor eines BC547. > Wenn ich die Basis auf +5V lege, wird das Signal gegen Masse > kurzgeschlossen. Sicher? Was wird wohl der npn-Transistor sagen, wenn du negative Spannung über den OPAmp+Widerstand auf den Kollektor legst? > Lege eine Diode in die Basisleitung mit Anode zum Pin und Katode zur > Basis in Reihe zum Basiswiderstand. Dann kommst du mindestens auf ca. -3V ;-) Ich würde sagen, der Ansatz ist unsauber.
Je nach Last am Ausgang des OPV, könnte ein Analog(um)schalter eine Lösung sein. Dieser hat natürlich einen gewissen Innenwiderstand, der sich bei höheren Strömen evtl. negativ bemerkbar macht. Alternativ könnte man den Analogschalter an geeigneter Stelle am Eingang oder im Gegenkopplungszweig des OPV platzieren. Je nachdem, wie deine OPV-Schaltung aussieht, gibt es wahrscheinlich noch weitere Möglichkeiten. Den OPV-Ausgang über die auf Masse geschalteten 220Ohm zu vergewaltigen, empfinde ich wie Michael U. nicht als die feine englische ;-)
nehme doch einen MOSFET (solche ohne interne Bodydiode, bzw. solche, bei denen man Bulk noch auf ein separates Potential legen kann). Bei denen sind Drain und Source von Natur aus beliebig beschaltbar, was Polarität angeht (weil unipolare Bauteile). Leider fällt mir z.Zt. kein konkreter Typ ein :-(
Hallo Tobias, > Ich möchte den Ausgang eines Operationsverstärkers (Signal liegt im > Bereich -10...+10 V) über den Ausgang eines Mikrocontrollers auf Masse > ziehen können. > Um den OP nicht kurzzuschliessen, habe ich an dessen > Ausgang also einen Widerstand 220R plaziert, Dann ziehst Du den Ausgang nicht auf Masse, obwohl Du ihn stark belastest. Was soll Dir die Schaltung bringen? > und gehe damit auf den > Kollektor eines BC547. Der Emitter ist mit Masse verbunden, als > Basiswiderstand verwende ich 1k. > Nun möchte ich die Basis aber über einen Mikrocontroller-Pin (AVR) > schalten, so dass es den Zustand "in der Luft" nicht gibt. Wenn der Pin > an ist (+5V), wird das Signal wie erwartet gegen Masse kurzgeschlossen. > Wenn der Pin aber aus ist, wird der negative Bereich des Signals > beschnitten, das Ausgangssignal liegt dann nur noch im Bereich > -2...+10V. Du betreibst den Transistor dann invers. Die Basis-Kollektor-Diode wird durchgesteuert und macht die Emitter-Kollektor-Strecke leitfähig. Das macht man gelegentlich, da dann die Emitter-Kollektor-Sättigungsspannung dann kleiner ist als im Normalbetrieb. Die Stromverstärkung ist dabei jedoch wesentlich kleiner, und der Transistor ist deutlich weniger spannungsfest. > Kann mir jemand helfen, wie ich mein Signal schalten kann? Wahrscheinlich schon. Aber so nicht. Einen OPV-Ausgang mit einem Transistor auf Masse zu ziehen, hört sich nach ziemlichem Murks an, und es drängt sich mir die Frage auf, weshalb Du den OPV-Ausgang nicht über den OPV-Eingang beeinflussen willst. Du solltest also schon was über den Sinn der Schaltung sagen und die Schaltung angeben. Gruß, Michael
Hallo, @Lothar Miller: warum? bei positiver Ausgangsspannung des OPV sperrt die CB-Diode. Bei negativer wird diese zwar leitend, die Diode in der Basis-Leitung sperrt aber jetzt( - an Katode). Für die Transistor-Ansteuerung vom AVR ist sie aber leitend (+ an der Anode, - über BE-Diode an GND). Allerings geht das trotzdem so nicht, es werden maximal ca. -6V am OPV-Ausgang. Irgendwo zwischen 5V und 6V wird die BE-Diode rückwärts leitend... Vergessen wird das einfach. :-) Gruß aus Berlin Michael
Hallo Tobias, wenn es richtig gut und einfach werden soll verwende einen OPV mit Shutdown.
@ Michael U. (amiga) > - an Katode Also + an Anode? So bringe ich üblicherweise Dioden zum Leiten.... > Vergessen wird das einfach. :-) Besser ist das weglassen. Und: Vergessen wird einfach. ;-) @ Tobias > wenn es richtig gut und einfach werden soll > verwende einen OPV mit Shutdown. Oder beschreibe doch einfach, warum du sowas machen willst. Evtl. gibts einen anderen/üblicheren Weg. Wenn du vor einem Problem stehst, zu dessen Behebung ein Bauteil erst noch erfunden werden muß, kann es sein, dass du auf dem falschen Weg bist ;-)
@Lothar Tobias hat doch geschrieben das er ein Signal von -10...+10V schalten will. Da bietet sich ein OPV mit Shutdown an z.B. LT1218,LT6010,OPA211...
ralf wrote: > @Lothar > Tobias hat doch geschrieben das er ein Signal von -10...+10V schalten > will. Da bietet sich ein OPV mit Shutdown an z.B. ... Nicht unbedingt. Er will: >> den Ausgang eines Operationsverstärkers über den Ausgang eines >> Mikrocontrollers auf Masse ziehen können. Ein hochohmiger OP-Ausgang hat mit Masse nichts zu tun ;-)
@Lothar, da hasst du natürlich recht wenn die angeschlossene Last auch noch sehr hochohmig ist bracht es noch ein Widerstand nach Masse. ;-)
Hallo Lothar, >>> den Ausgang eines Operationsverstärkers über den Ausgang eines >>> Mikrocontrollers auf Masse ziehen können. > Ein hochohmiger OP-Ausgang hat mit Masse nichts zu tun ;-) Wenn es von der Geschwindigkeit her ausreicht, soll er einfach ein Relais nehmen. Spannungsquellen kurzschließen hört sich aber trotzdem nach Murks an. Gruß, Michael
Angehängte Dateien:
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OPV_NPN.png
3 KB
Hallo nochmal, vielen Dank für die zahlreichen Denkanstösse! In der Hoffnung auf eine Lösung OHNE Relais versuche ich hier mal die Schaltung zu erklären (siehe Anhang). Ein differentielles Signal, das von extern kommt, bestimmt die Lage eines Aktors, der durch eine Magnetspule möglichst schnell positioniert werden soll. Dieser Aktor inkl. Ansteuerelektronik ist eine Fertigkomponente und erwartet nur noch ein Signal im Bereich -10...+10V als Vorgabe für die Position. Nun ist es aber so, dass die Magnetspule schnell durchbrennt, wenn innerhalb kurzer Zeit zu viele zu starke Richtungswechsel kommen. Daher ist es üblich, das Ansteuersignal zu überwachen (in diesem Fall per AVR), um im Notfall eine Abschaltung durchführen zu können. Der Linke OPV im Bild macht aus dem differentiellen Signal (jeweils +/- 5V) ein single-ended Signal +/- 10V. Der rechte OPV wandelt dieses Signal in den Bereich 0...5V, das dann auf den ADC des AVR geht. Mittlerweile habe ich festgestellt, dass der Treiber der Magnetspule einen relativ hochohmigen Eingang hat, man könnte den 220R auch vergrössern. Ich wollte mir einen weiteren OPV als Puffer sparen. Da es eh nur eine Abschaltung im Notfall ist, kann dann lieber der OPV 45mA verbraten, als dass die Magnetspule durchbrennt. Aus platzgründen möchte ich mit so wenig IC's wie möglich auskommen. Das mit dem Analogschalter ist daher nicht so ideal. Da bereits erste Prototypen existieren, würde ich auch gern beim TL074 als OPV bleiben, und nicht auf Modelle mit Shutdown umsteigen. Das aus meiner Sicht schönste wäre tatsächlich, wenn ich nur die Ansteuerung der Transistor-Basis ändere oder einen MOSFET (kenne mich damit leider überhaupt nicht aus) verwende. Wie gesagt funktioniert die Schaltung, wenn ich die Basis in der Luft hängen habe bzw. mit +5V verbinde. Nur wenn die Basis auf 0V liegt, wird mein Signal ungewollt beschnitten. Ich bräuchte also ein Teil, das den Zustand "in der Luft hängen" abbildet. Wenn es nicht anders geht werde ich wohl doch auf einen Analogschalter zurückgreifen müssen, auch wenn dieser etwas viel Platz benötigt. Über Alternativvorschläge wäre ich sehr dankbar. Schönes WE, Tobias
Hallo Tobias, für die Ansteuerung brauchst du einen zusätzlichen PNP Transistor. Kollektor an R119, Emitter an +5V und Basis über 1k zum AVR. Das ist aber wie oben schon geschrieben keine gute Lösung weil -10V für den BC547 in Inversrichtung schon zuviel sind. Besser ist z.B. ein DG419 Analogumschalter. Sein SO8-Gehäuse ist auch nicht größer als die zwei Transistoren und drei Widerstände.
OK, danke für den konkreten Tipp. Als Schnellschuss werde ich das mit dem PNP versuchen. Werde mich für die endgültige Lösung aber wohl mit dem Analogschalter anfreunden müssen, denn eine Notabschaltung mit Transistoren die jenseits der Spec betrieben werden ist wohl auch nicht so das wahre. Schöne Woche, Tobias
Ohne alles im Detail gelesen zu haben. Früher hat man das so gemacht, dass über den Rückkopplungswiderstand des OP ein symmetrischer Fet gelegt wurde. Damit kann der Ausgang des Fet dann entweder unbeeinflusst bleiben, oder bei Ansteuerung des Fet eben auf virtuell Null geschaltet werden. Ich würde heute jedoch Analogschalter einsetzen. guude ts
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