www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie funktioniert dieser Limiter?


Autor: Didlmaus (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie diese Schaltung funktioniert, ist eigentlich schon klar.
Aber warum ist hinter der ersten Stufe mit R1, D1, D2, D3, D4 das ganze 
nochmal aufgebaut mit R2, D5, D6, D7, D8 ?

Autor: Aahh (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zur Funktionsanalyse muss man sich die Dioden als nichtlineare 
widerstaende denken.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vermutlich um auch die Begrenzung steiler zu machen. Wobei man dann 
besser getrennte 500 Ohm Widerstände verwenden sollte. D1 und D5 
parallel macht auch wenig Sinn.
Ist der Schaltplan so wirklich richtig?

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
D1, D5, D4, D8 sollen womöglich nur verhindern, dass ein Strom in die 
Quellen (UL, LL) fließt, so kann ein Strom der außerhalb liegt lediglich 
in die Masse abfließen.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Denke ich nicht, UL und LL stehen vermutlich für Upper und Lower Limit 
und legen den Begrenzungspegel fest.
Im Normalfall leiten D1 und D5 durch die Vorspannung an UL, somit 
sperren D2 und D6. Sobald der Pegel an IN die Spannung an UL übersteigt, 
leiten D2 und D6 wodurch deren Innenwiderstand sinkt, das Signal wird 
gedämpft.
Für die untere Hälfte funktioniert das mit negativen Spannungen genauso.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Didlmaus schrieb:
> Wie diese Schaltung funktioniert, ist eigentlich schon klar.
> Aber warum ist hinter der ersten Stufe mit R1, D1, D2, D3, D4 das ganze
> nochmal aufgebaut mit R2, D5, D6, D7, D8 ?

Antwort: Weil derjenige der es konstuiert hat einen Fehler gemacht hat.
Bei korrekter Dimnesionierung sind R1, D1, D2, D3, D4  vollkommen 
ausreichend und D5, D6, D7, D8 überflüssing. Über R2 kann man streiten 
ob dieser Sinn macht oder nicht - dazu fehlt hier die Detailinfo wie es 
hinter OUT weitergeht.

Autor: Didlmaus (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Benedikt K. (benedikt) (Moderator) schrieb:
>Vermutlich um auch die Begrenzung steiler zu machen. Wobei man dann
>besser getrennte 500 Ohm Widerstände verwenden sollte. D1 und D5
>parallel macht auch wenig Sinn.
>Ist der Schaltplan so wirklich richtig?

Ja, wobei D1 & D2, D3 & D4, D5 & D6 sowie D7 & D8 jeweils Doppeldioden 
im SOT23 Gehäuse sind.

 Andrew Taylor (marsufant) schrieb:
>Über R2 kann man streiten
>ob dieser Sinn macht oder nicht - dazu fehlt hier die Detailinfo wie es
>hinter OUT weitergeht.

Dort ist einfach ein OP als Buffer.

@ hier mal ein Schaltplan mit getrennten 500 Ohm Widerständen

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Didlmaus schrieb:
>  Andrew Taylor (marsufant) schrieb:
>>Über R2 kann man streiten
>>ob dieser Sinn macht oder nicht - dazu fehlt hier die Detailinfo wie es
>>hinter OUT weitergeht.
>
> Dort ist einfach ein OP als Buffer.
>
> @ hier mal ein Schaltplan mit getrennten 500 Ohm Widerständen

Danke für die Detailierung.

R2 kann man weglassen,


und D5, D6,D7 und D0 sowie R5 R6 sollte man auf jeden Fall weglassen - 
weil sie einfach keinen Sinn machen kann man sich das sparen.

Autor: yalu (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bevor hier noch weiter im Trüben gefischt wird:  ;-)

Die Dioden rechts dienen einfach dazu, das bereits durch die linken
Dioden begrenzte Signal noch ein zweites Mal zu begrenzen und damit die
Qualität des Begrenzers zu verbessern.

Nach nach der ersten Stufe hängt das begrenzte Signal wegen des stark
variierenden Diodenstroms und der endlichen Steigung der Diodenkennlinie
noch relativ stark von der Eingangsspannung ab. Die zweite Stufe hat es
da wesentlich leichter, da das eingehende Signal in seiner Amplitude
bereits grob begrenzt ist, so dass dort der Diodenstrom annähernd
konstant ist. Idealerweise sollte sie aber ihre eigenen 500Ω-Widerstände
bekommen.

Das ist im Wesentlichen das, was auch Benedikt schon geschrieben hat.
Damit ihr's glaubt, habe ich drei unterschiedliche Varianten der
Schaltung durch den Simulator geschickt.

1. Die Originalschaltung

2. Die Originalschaltung ohne die zweite Begrenzerstufe

3. Die Originalschaltung mit zusätzlichen 500Ω-Widerständen

Wie man sieht, verläuft die Ausgangsspannung für Eingangsspannungen
oberhalb von 5V bei nur einer Stufe längst nicht so horizontal, wie es
bei einem idealen Begrenzer der Fall wäre (UA2). Das Hinzufügen der
zweiten Stufe bringt eine deutliche Verbesserung (UA3). Die Verwendung
von gemeinsamen 500Ω-Widerständen wie in der Originalschaltung hebt die
Ausgangsspannung etwas an, verschlechtert aber die Steigung der Kurve
nur unwesentlich (UA1). Deswegen ist die Schaltung so schon in Ordnung.

Autor: Guido (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

wie ich sehe wurde der Limiter mit Schottky-Dioden aufgebaut. Hat dies 
einen speziellen Grund?

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Guido schrieb:
> Hallo,
>
> wie ich sehe wurde der Limiter mit Schottky-Dioden aufgebaut. Hat dies
> einen speziellen Grund?
>

Schnelles Schalten der Dioden und weniger Spanungsfall als eine DUS.

Autor: Al Borland (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schottky sind seher schnell und haben einen geringen Spannungsabfalls.

>Die Dioden rechts dienen einfach dazu, das bereits durch die linken
>Dioden begrenzte Signal noch ein zweites Mal zu begrenzen und damit die
>Qualität des Begrenzers zu verbessern.

Das glaube ich nicht, Tim!

Das Limiting hat auch in Gegenrichtung zu Erfolgen, von Seiten der 
Lautsprecher. Die werden über Harmonische aufgeladen und emitieren gfs 
bei Abschaltung des AMPs zu hohe Spannungen.

Autor: Guido (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Al Borland
> Schottky sind seher schnell und haben einen geringen Spannungsabfalls.
Dank für den Info.

> Das glaube ich nicht, Tim!
> Das Limiting hat auch in Gegenrichtung zu Erfolgen,
Der Limiter funktioniert auch "einstufig" bereits in beide Richtungen.

@YALU
Müsste nicht R1=R7||R12 und R2=R9||R13 gewählt werden um die "Die 
Originalschaltung" und "Die Originalschaltung mit zusätzlichen 
500Ω-Widerständen" sinnvoll vergleichen zu können?

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Autor: Kai Klaas (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sieht für mich ziemlich paranoid aus.

Normalerweise hat man nur R1, D2 und D3, wobei die Schottky-Dioden 
direkt gegen die Versorgungsspannungen geschaltet sind. Das ist in der 
Regel ausreichend, da an den Eingängen normalerweise pn-Übergänge 
sitzen, die nicht leitend werden dürfen.

Jetzt wird hier aber mit D1 und R3, bzw. D4 und R4, sogar eine 
Hilfsspannung erzeugt, die um einen Diodenspannungsabfall niedriger als 
die Versorgungsspannung ist. Dadurch werden R2, D6 und D7 eigentlich 
überflüssig.

Vollends paranoid sind aber die Dioden D5 und D8, die die Schutzwirkung 
von D1 und D4 wieder verschlechtern.

Didlmaus, für welchen Chip soll diese paranoide und wahnhafte 
Schutzschaltung denn sein? Ich kann mir nicht vorstellen, daß so eine 
Schutzschaltung vom Hersteller empfohlen wird.

Kai Klaas

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kai Klaas schrieb:
> Sieht für mich ziemlich paranoid aus....
> Didlmaus, für welchen Chip soll diese paranoide und wahnhafte
> Schutzschaltung denn sein? Ich kann mir nicht vorstellen, daß so eine
> Schutzschaltung vom Hersteller empfohlen wird.
>
> Kai Klaas


Lies Dir dazu einfach mal die Ausführungen von yalu um 03.12.2009 13:26 
durch, die Du weiter oben findest.

Dann sollte der Zweck klar sein.

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Lies Dir dazu einfach mal die Ausführungen von yalu um 03.12.2009 13:26
>durch, die Du weiter oben findest.
>
>Dann sollte der Zweck klar sein.

Ach, auf einmal macht es Sinn wo du noch um 10:32 sagtest, dass es 
keinen Sinn macht? Interessant...

Autor: Kai Klaas (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Andrew,

>Lies Dir dazu einfach mal die Ausführungen von yalu um 03.12.2009 13:26
>durch, die Du weiter oben findest.
>
>Dann sollte der Zweck klar sein.

Habe ich. Yalus Ausführungen unterstützen ja gerade meine Meinung. Alle 
von ihm berechneten Varianten ergeben eine Eingangsspannung von deutlich 
unter 5V. Also ist doch Etliches an der Schutzschaltung überflüssig.

Ich habe noch nie eine so aufwendige Schutzschaltung gesehen, deswegen 
interessiert mich, für welchen Chip die sein soll.

Kai Klaas

Autor: yalu (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Guido schrieb:

> Müsste nicht R1=R7||R12 und R2=R9||R13 gewählt werden um die "Die
> Originalschaltung" und "Die Originalschaltung mit zusätzlichen
> 500Ω-Widerständen" sinnvoll vergleichen zu können?

Oh ja, danke für den Hinweis! Ersetzt man die 500Ω-Widerstände in der
rechten Schaltung durch 1kΩ, passen jetzt auch die Spannungspegel der
beiden Schaltungen zusammen. Da die beiden Kurven jetzt fast deckungs-
gleich sind, habe ich das Diagramm in y-Richtung etwas gespreizt, damit
man den verbleibenden Unterschied besser erkennen kann.

@Kai:

> Vollends paranoid sind aber die Dioden D5 und D8, die die
> Schutzwirkung von D1 und D4 wieder verschlechtern.

Ich bin ursprünglich davon ausgegangen, dass der Begrenzer der Signal-
verarbeitung (evtl. auch im HF-Bereich) dient und deswegen eine Kenn-
linie mit möglichst scharfen Ecken und horizontalen Kurvenabschnitten im
Begrenzungsbereich aufweisen sollte. Wenn es sich dabei um eine Schutz-
schaltung handelt, ist der Aufbau tatsächlich maximal paranoid :)

Autor: Kai Klaas (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Yalu,

>Ich bin ursprünglich davon ausgegangen, dass der Begrenzer der Signal-
>verarbeitung (evtl. auch im HF-Bereich) dient und deswegen eine Kenn-
>linie mit möglichst scharfen Ecken und horizontalen Kurvenabschnitten im
>Begrenzungsbereich aufweisen sollte.

Ja, stimmt, das ist ein gutes Argument!

Kai Klaas

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
yalu schrieb:
> Oh ja, danke für den Hinweis! Ersetzt man die 500Ω-Widerstände in der
> rechten Schaltung durch 1kΩ, passen jetzt auch die Spannungspegel der
> beiden Schaltungen zusammen. Da die beiden Kurven jetzt fast deckungs-
> gleich sind, habe ich das Diagramm in y-Richtung etwas gespreizt, damit
> man den verbleibenden Unterschied besser erkennen kann.



Dann stimmen wir jetzt wohl überein, das folgendes Sinn macht: D5, D6,D7 
und D0 sowie R5 R6 sollte man weglassen -
es sei den man möchte die verbleibenden 10mV Differenz in der 
Begrenzerkurve Deiner Simulation als Grundlage für den Mehraufwand an 
Bauteilen nehmen.

In der Realität fällt sowas durch die unvermeidbaren Bauteiletoleranzen 
eh nicht weiter ins Gewicht.

Autor: Guido (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Oh ja, danke für den Hinweis! Ersetzt man die 500Ω-Widerstände in der
> rechten Schaltung durch 1kΩ, passen jetzt auch die Spannungspegel der
> beiden Schaltungen zusammen. Da die beiden Kurven jetzt fast deckungs-
> gleich sind, habe ich das Diagramm in y-Richtung etwas gespreizt, damit
> man den verbleibenden Unterschied besser erkennen kann.

Danke für die erneute Simulation und das Einstellen der Ergebnisse. Hat 
mir das "Anwerfen" von Spice erspart ;-)

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Autor: Kai Klaas (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Andrew,

>Dann stimmen wir jetzt wohl überein, das folgendes Sinn macht: D5, D6,D7
>und D0 sowie R5 R6 sollte man weglassen -

Ah ja, tun wir das?

Weiter oben hast du den Mehraufwand noch verteitigt:

>Lies Dir dazu einfach mal die Ausführungen von yalu um 03.12.2009 13:26
>durch, die Du weiter oben findest.
>
>Dann sollte der Zweck klar sein.

Kai Klaas

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kai Klaas schrieb:
>>
> Ah ja, tun wir das?
>
> Weiter oben hast du den Mehraufwand noch verteitigt:

Du irrst. Du hattest nach einer Erläuterung gefragt (darauf bezog sich 
mein quoting Deiner Frage)
Ich habe nicht den Mehraufwand verteidigt, sondern Dich auf einen 
Beitrag aufmerksam gemacht der eine ausführliche Erklärung beeinhaltet.

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie geil ist das denn, jetzt fängt der Andrew aber an sich rauszureden 
wie blöde. Erinnert an einen gewissen Exe der hier mal durchs Forum 
streifte...

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Michael, Du mußt nicht immer darauf hinweisen das Du es auch diesmal 
nicht in die zweite Klasse im Kindergarten für Denkzwerge geschafft 
hast.

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Oh, und da ist es wieder, das niedere Niveau von Andrew wenn ihm die 
Argumente ausgehen.

Autor: Bastler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Solange wir nicht wissen wie groß UL und LL sind, bzw. was nach 'OUT' 
kommt, ist alles Kaffesatzleserei.

Bei UL = LL = |5V| fliessen 2 x 10mA in die 
Begrenzerschaltung(Schaltbild vom TO). In weiteren 
Schaltungen/Simulationen sind es sogar 4 x 10mA.

Bei diesen Werten ist jede Diskussion unsinig.

Also her mit dem Originalschaltbild!

Autor: Kai Klaas (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Also her mit dem Originalschaltbild!

Genau!

Autor: yalu (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andrew Taylor schrieb:
> Dann stimmen wir jetzt wohl überein, das folgendes Sinn macht: D5,
> D6,D7 und D0 sowie R5 R6 sollte man weglassen -

Für eine Schutzschaltung ja, aber (wie oben geschrieben) könnte die
Schaltung einen ganz anderen Zweck haben. Solange wir diesen nicht
kennen, ist es sinnlos, noch lange über Vereinfachungen und Optimie-
rungen zu diskutieren

> es sei den man möchte die verbleibenden 10mV Differenz in der
> Begrenzerkurve Deiner Simulation als Grundlage für den Mehraufwand an
> Bauteilen nehmen.

Schau dir die Bilder noch einmal an:

Die 10mV sind der Unterschied zwischen der Originalschaltung (grüne
Kurve) und der Schaltung, bei der die 500Ω-Widerstände jeweils durch
zwei getrennte 1kΩ-Widerstände ersetzt wurden (rote Kurve). Die von dir
vorgeschlagene vereinfachte Variante weicht aber schon recht deutlich
davon ab (blaue Kurve).

Nimmt man als Qualitätsmaßstab die Unabhängigkeit des Ausgangssignals
vom Eingangssignal im Bereich der Begrenzung, ist ein deutlicher Unter-
schied erkennbar. Im Bereich von Ue = 6V..20V variiert die Ausgangs-
spannung um folgende Werte:
Schaltung                Qualität   Bauteilaufwand
Nr.  im Bild von 13:26   ΔUa/mV     Dioden   Widerstände
--------------------------------------------------------
 1         links           28          8          4     
 2         Mitte           89          4          2     
 3         rechts          20          8          6     
--------------------------------------------------------

Die Originalschaltung hat also im Vergleich zu deiner Vereinfachung zwar
einen um den Faktor 2 höheren Bauteilaufwand, aber einen um den Faktor
4,5 verbessertes ΔUa. Das könnte je nach Anwendung schon ein Anreiz
gewesen sein, die Sache etwas komplizierter zu machen.

************************************************************************
Mensch Didlmaus, jetzt verrat uns doch endlich, wo diese geheimnisumwit-
terte Schaltung dazugehört. Vielleicht zu der ebenfalls noch völlig im
Dunkeln liegenden Signalquelle aus deinem anderen Thread? ;-)

            Beitrag "Negative Spannung verwenden?"
************************************************************************

Autor: yalu (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Die Originalschaltung hat also im Vergleich zu deiner Vereinfachung
> zwar einen um den Faktor 2 höheren Bauteilaufwand, aber einen um den
> Faktor 4,5 verbessertes ΔUa.

Fehler: Es sollte Faktor 3,2 heißen. Der Faktor 4,5 gilt für Schaltung
3, die mit den beiden zusätzlichen Widerständen noch besser abschneidet.

Autor: Didlmaus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@alle: Au weia, was hab ich da losgetreten!

Um das mal aufzuklären:
Es ist weder eine Schaltung zur Lautstärken-begrenzung noch eine 
IC-Schutzbeschaltung. Sorry Leute  :-)

Die Schaltung ist aus einem wahnsinnig aufwendigen Regelungstechnischen 
Gerät. Die Limiter-schaltung dient dazu, das Ausgangssignal auf einen 
einstellbaren Bereich zu begrenzen (wahrscheinlich um den Aktor zu 
schützen).
Die Spannung "Upper-Limit" (UL) kann von 0..+15V eingestellt werden.
Die Spannung "Lower-Limit" (LL) kann von 0..-15V eingestllt werden.
Upper-Limit und Lower-Limit können unabhängig voneinander eingestellt 
werden.

Da mir nicht klar war, was es bringt die Schaltung mit R1, D1, D2, D3 
und D4 nochmal dahinter zu schalten habe ich das hier gepostet.

Jetzt konnte ich einen der Entwickler nach der Wirkungsweise dieses 
Limiters fragen, er sagte sinngemäß: "wir haben das von einem anderen 
Profigerät abgeschaut"  AU WEIA

Autor: TrippleX (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Da hätte man doch einen Op nehmen können an denen man solche
Spannungsbegrenzungen simpel einstellen kann.

Hab ich gelegentlich schon im HF Bereich gesehen da die
Dioden und die vielen Widerstände einen parasitären Tiefpass
bilden und das HF Signal dann nicht mehr passieren lassen.

Autor: Bastler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> "wir haben das von einem anderen Profigerät abgeschaut"  AU WEIA

Nur keine Skrupel... ;-)

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Solche Schaltungen findet man in Komponententestern um eine in Bezug auf 
Spannung/Strom definierte Abschlußimpedanz zu realisieren. In früheren 
Datenblättern für TTL-ICs findet man noch die klassische 
Schottky-Dioden-Brücke als Ausgangslast in den Testschaltungen.

Ob der obige Schaltplan im Detail Sinn macht, habe ich nicht 
kontrolliert.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.