Hallo, Wie kann man einen Operationsverstärker so beschalten das dieser nicht in der Negative Begrenzung fährt und die Ausgangsstufe nicht Sättigt? Da der Stromregler-Begrenzungsregler bei Inaktivität als ein Komparator arbeitet schlägt dieser mit seinen Ausgang bis an das Negative Betriebsspannungende wodurch dieser wenn er Anfangen soll zu arbeitet erst eine Zeit braucht bis dieser aus der Sättigung kommt. Ich habe im Datenblatt des OPA131 keine Zeitangaben gefunden wie lange diese Zeit beträgt, genauso wie große Internetrecherchen unter Begriffe wie "prevent saturation of a op amp" "clamped ampliefier" oder "sättigung opamp verhindern" haben nichts großartiges ergeben - und wenn ich was gefunden habe handelte es sich um Applikationen im reinen Komparator Betrieb. Hat jemand von euch eine Idee wie man das realisieren könnte?
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Das ist ein PI Regler. Natuerlich geht der in den Anschlag wenn er integriert.
Es muss doch möglich sein durch eine äußere Beschaltung diesen Negativen Anschlag zu verhindern und die Ausgangstufe des Operationsverstärkers in einen vernüftigen Arbeitspunkt stehenbleibt. Es gibt auch Operationsverstärker die Anschlüsse haben wo man die maximale Ausgangspannung innerhalb der Betriebsspannung einstellen kann ( OPA698 ) - sowas suche ich quasi nur als externe beschaltung. Diese Begrenzung brauch ich nur für den Negativen Spannungsbereich.
Ja, macht man durch äußere Beschaltung,z-B. durch antiserielle (in Deinem Fall nur eine) Z-Dioden, die die Ausgangsspannung begrenzen. Wenn das "Nicht Rail to Rail" - Typen sind, mußt Du dich halt noch weiter beschränken. guude ts Nachtrag: Über der ganzen Rückkopplung natürlich.
Was ist ein vernuenftiger Arbeitspunkt? Das Teil spult eine Differentialgleichung ab. Und wenn eben nichts gescheites geschieht geht der Ausgang eben an die Wand. Die Erholzeit kommt von der Differenzspannung, die dann zwischen + & - Eingang ansteht. Man kann diese limitieren durch 2 parallel Dioden. zwischen + & - Eingang.
@ Nebliger Pfad (Firma: vorgestern) (hacky) > Man kann >diese limitieren durch 2 parallel Dioden. zwischen + & - Eingang. Ein Integrierer wird immer, wenn er nicht Teil einer closed Loop ist (und dann auch unter Umständen) in irgendeine Grenzlage laufen, es sei denn man dreht die Richtung rechtzeitig um. Da das nicht immer geht, muß man vorsorgen, und die Ausgangsspannung begrenzen. Wie man das macht habe ich oben beschrieben. guude ts p.s. und parallele Dioden wäre auch sinnlos.
Thomas S. schrieb: > Ja, macht man durch äußere Beschaltung,z-B. durch antiserielle (in > Deinem Fall nur eine) Z-Dioden, die die Ausgangsspannung begrenzen. Wobei zu beachten ist, dass damit die Begrenzung nicht absolut, sondern relativ zur Spannung am nicht invertierenden Eingang (in diesem Fall ist das der Istwert) arbeitet. Das ist kein Problem, wenn der Istwert im inaktiven Zustand 0 ist. Sonst muss man eine Z-Diode mit entsprechend geringerer Sperrspannung nehmen, was aber leider den Ausgangsspannungs- bereich des Reglers weiter einschränkt.
> Wie kann man einen Operationsverstärker so beschalten das > dieser nicht in der Negative Begrenzung fährt und die Ausgangsstufe > nicht Sättigt? In dem eine Z-Diode vom Ausgang so auf einen Eingang rückkoppelt, dass vor Erreichen der Sättigung eben der Eingang in Gegenrichtung weggezogen wird. Man kann auch einen Transistor mit der Basis an eine per Spannungsteiler gewonnenen 'Referenz'spannung leben, den Emitter an den OpAmp Ausgang, so dass er vor Erreichen der Sättigung zu leiten anfängt und Strom in den passenden Eingang lässt (bei nicht mehr als 6V).
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Die Eingangswerte gehen von 0 - 4096mV , die Versorgung des OP's ist +-12V. @Yalu: Da das mit der Z-Diode relativ zur Spannung ist heißt das dass die Begrenzungspannung also schwangt. Wenn ich einen Sollwert von 5V habe und eine 5V Z-Diode hätte, würde der Eingang auf 0V begrenzt werden da die Z-Diode bei 5V anfängt zu leiten und den Sollwert runterzieht, und somit die Ausgangspannung steigt bis die Z-Diode wieder speert und somit der Ausgang wieder in der Knie ist - und wieder anfängt zu leiten. Bei einen Sollwert von 0V hätte ich demnach also eine Begrenzung bei -5V. Hab ich das vom Prinzip her richtig verstanden und ist das Schaltbild so richtig? @MaWin: Warum darf man das bei nicht mehr als 6V verwenden? Für die Transistorschaltung hab ich auch ein Schaltbild angehangen. Ist das so richtig? Ich habe das so verstanden das ich eine Referenzspannung nehme zum Beispiel -5V. Da der PNP Transistor bei -5.6V anfängt zu leiten, wird sich wie bei der Z-Dioden begrenzung ein fester Spannungwert von ungefähr -5.6V einpendeln da der PNP Transistor von den Ausgang Strom in den Eingang koppelt. Das Prinzip wäre ja das gleiche, wenn ich das mit der Z-Diode verstanden habe, sollte ich die Transistorbegrenzung auch verstanden haben. Wenn ich mit beiden falsch liege wäre ich ganz Dankbar wenn mich da jemand aufklären könnte. Vielen lieben Dank =) Edit: Mir fällt grad auf das ich nach Yalus Erklärung die Eingänge vertauscht habe - wo habe ich meinen Denkfehler?
Pascal L. schrieb: > @MaWin: > > Warum darf man das bei nicht mehr als 6V verwenden? Wegen der max. zulässigen Sperrspannung der BE Diode der meisten Transistoren.
Achso, das heißt das der Transistor also Invers Betrieben wird und der PNP Transistor auch falsch ist.
Pascal L. schrieb: > Hab ich das vom Prinzip her richtig verstanden und ist das Schaltbild so > richtig? Sowohl als auch. > Für die Transistorschaltung hab ich auch ein Schaltbild angehangen. > Ist das so richtig? Ersetze den PNP durch einen NPN, dann stimmt's. > Das Prinzip wäre ja das gleiche, wenn ich das mit der Z-Diode > verstanden habe, sollte ich die Transistorbegrenzung auch verstanden > haben. Die Funktionsweise der beiden Schaltungen ist ähnlich. Der Unterschied besteht hauptsächlich darin, dass die Transistorschaltung gegen einen absoluten Wert (Spannung am Teiler minus 0,6V) begrenzt, was für dich einen Vorteil darstellt. Durch den Innenwiderstand des Spannungsteilers (R6||R6) setzt die Begrenzung bei der Transistorschaltung weicher ein als bei der Z-Dioden-Schaltung. Du kannst selber entscheiden, ob das ein Bug oder ein Feature ist. Wenn es dich stört, kannst du den Innenwiderstand verkleinern, indem du einen der beiden Widerstände durch eine Z-Diode ersetzt. Und wie Andrew und schon MaWin schrieben, sollte Ueb des Transistors 6V nicht überschreiten. D.h. die maximale Ausgangsspannung des Reglers darf maximal 6V größer sein als die minimale. Brauchst du mehr, kannst zwischen Emitter und OpAmp-Ausgang noch eine 1N4148 schalten, um die Spannungsfestigkeit zu erhöhen. > Achso, das heißt das der Transistor also Invers Betrieben wird und der > PNP Transistor auch falsch ist. Inversbetrieb ist übrigens etwas anderes: Da wird die BC-Diode leitend, und der Strom fließt von E nach C (beim NPN). Beides ist hier nicht der Fall.
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Vielen Dank für eure Hilfe habt mir echt geholfen mein Projekt ein wenig weiter zu bringen =) Ich habe gerade einen Testaufbau mit einen LM358 mit V+ =12V V- =0V mit einen BC547 und einer LL4148 gemacht. Die Spannung am Ausgang wird auf SpannungBasis-Ube(BC547)-Uf(LL4148) begrenzt. Da der Innenwiderstand an meinen Testpoti ziemlich groß ist verschiebt sich der Arbeitspunkt des Transistors ein wenig. Im Test mit Eingang-=12V und Eingang+=0V begrenzte der LM358 während beim Tausch der Spannungen an den Ausgängen der LM358 fast komplett bis an das Positive Betriebsspannungende Aussteuerte. Das lag aber an den Innenwiderstand des Potis da dieser unter der kleinen Belastung sich die Spannung erhöhte und somit noch begrenz hat weil sich die "Limit"-Spannung an der Basis veränderte. Somit hab ich nun auch verstanden was yalu mit der weichen und harten begrenzung meinte. Aufjedenfall funktioniert diese Begrenzung. Was mein Problem ist das die Begrenzung die Quelle Belastet und somit Spannung über 10k Widerstand am Eingang abfällt obwohl die Begrenzung gar nicht aktiv ist was nicht so schön ist. Sind zwar nur 40µA aber über 10k macht das einiges an Spannung. Hat da jemand eine Idee?
Hallo Pascal, Damit ich dich richtig verstehe und nicht aneinander vorbeireden, habe ich noch ein paar Fragen: > Da der Innenwiderstand an meinen Testpoti ziemlich groß ist verschiebt > sich der Arbeitspunkt des Transistors ein wenig. Was ist das Testpoti? Stellst du damit den Sollwert ein? Oder den Istwert? Oder beides (aber dann müssten es ja zwei Potis sein)? Ich nehme an, dass du an den Regler für die ersten Tests das zu regelnde System (was immer das ist) nicht angeschlossen hast. Hast du den Regelkreis über einen Dummy (irgendwelche Widerstände o.ä.) geschlossen, oder gibst du zunächst bei offenem Regelkreis Ist- und Sollwert manuell vor, um nur die Begrenzung zu testen (was IMHO am sinnvollsten wäre)? Haben R6 und R103 tatsächlich 123Ω? Wie groß ist C101? 100F? ;-) Bei welchem Spannungswert soll begrenzt werden, und wie hoch sind die Versorgungsspannungen des OpAmps? > Was mein Problem ist das die Begrenzung die Quelle Belastet und somit > Spannung über 10k Widerstand am Eingang abfällt obwohl die Begrenzung > gar nicht aktiv ist was nicht so schön ist. Sind zwar nur 40µA aber > über 10k macht das einiges an Spannung. Was meinst du mit "Quelle"? Die Spannungsquelle an der Basis des Transistors, die Spannungsquelle am Sollwerteingang oder etwas anderes?
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Hey, die Werte für den PI-Regler gibt es noch nicht weil ich diese erst ermessen werde wenn das Gesamtsystem steht. Die Zahlen die da dran stehen sind nur zufällig dran. Deswegen ist auch nicht die Benennung aller Teile fertig weil ich nur die Teile benannt habe von denen ich die größe Wert,Art.. kenne ( der OPA131 werde ich wirklich nehmen) Und die Spannungen der OP's werden +-12V sein und die Soll-Ist Werte werden in einen Raum von 0 - 4.096V liegen - das habe ich aber schon weiter oben geschrieben =) Mein sogenannter "Test" war nur ein Test um die Begrenzung auszuprobieren quasi nur um zu gucken ob so eine Spannungsbegrenzung wie ich sie mir vorgestellt habe funktionieren kann. Deswegen auch andere Spannungen und andere Operationsverstärker etc. Wenn ich es nachvollzogen hab wie das Funktioniert kann ich es auf etwas anderes, meinen eigentlichen Anwendungszweck übertragen. --- Im Ersten Bild war mein Versuch ob di Begrenzung Funktioniert: Dazu einfach eine Applikation als Komparator wo der Ausgang gegen 0V laufen sollte. Die Spannung wurde aber Begrenzt genauso wie ich das wollte. Das würde also Bedeuten wenn ich diese Zusatzbeschaltung in meiner Regelung einsetzen würde, würde die Ausgangstufe nicht Sättigung und kann niemals gegen das Negative Versorgungspannungende herankommen. Wenn ich am Trimmer drehe bewegt sich auch die Begrenzungsspannung - funktioniert also Prima. Im Zweiten Bild ein "Nachbau" wie sie die Eingänge verhalten wenn die Begrenzung nicht aktiv ist - und genau das ist mein Problem. Obwohl die Begrenzung nicht einsetzt und der Ausgang gegen das obere Betriebsspannungende ( was aber in der Finalen Regelung nicht passieren wird ) knallt fließt aber ein kleiner Speerstrom [Meine Vermutung ] über den Transistor und der Diode ab. Somit fällt auch ein wenig Spannung an den Widerstand R1 ab. Im gegenzug würde das Bedeuten das meine Regelung in der Finalenschaltung den Sollwert verfälschen würde da dieser Speerstrom einen Spannungabfall verursachen würde.
Hallo Pascal, Im zweiten Bild ist ein Fehler: Du hast einfach nur die Eingänge des OpAmp vertauscht, dadurch ist aus der Gegenkopplung über den Transistor eine Mitkopplung geworden. Ich nehme aber an, dass das im realen Aufbau trotzdem richtig war. > Obwohl die Begrenzung nicht einsetzt und der Ausgang gegen das obere > Betriebsspannungende ( was aber in der Finalen Regelung nicht passieren > wird ) knallt fließt aber ein kleiner Speerstrom [Meine Vermutung ] über > den Transistor und der Diode ab. [ot] Ist der "Speerstrom" eigentlich ein Tippfehler, neue Rechtschreibung oder ein Virus in diesem Forum, in dem ich diese Schreibweise in den letzten Wochen auffällig oft gelesen habe. Früher hieß das "Sperrstrom", aber vielleicht bin ich der Zeit etwas hinterher ;-) [/ot] Macht aber nix. Auf jeden Fall liegen die Sperrströme des Transistors und der Diode bei Zimmertemperatur und bei diesen Spannungen höchstens im zweistelligen nA-Bereich. Hast du mal überprüft, ob der Strom nicht vielleicht nicht in den OpAmp-Eingang fließt? Der Eingangsstrom ist normalerweise zwar auch viel niedriger, aber die Spannung liegt hier außerhalb des offiziellen Eingangsspannungsbereichs, der bei VCC-1,7V endet. Irgendwie habe ich inzwischen sowieso kleinere Zweifel an dem ganzen Konzept. Z.B. die Basisspannungsquelle: Hat sie einen deutlichen Innen- widerstand, geht sie durch die Belastung durch den Basisstrom in die Knie. Macht man die Quelle hingegen niederohmig, fließt u.U. ein zu hoher Strom von der Quelle über Basis-Emitter und die Diode in den OpAmp-Ausgang. Ich habe aber gerade keinen Kopf, mir das im Detail zu überlegen und gehe jetzt erst einmal in die Heia :)
Hallo, OT Ja ich habe letztemal Sperrstrom auch falsch geschrieben da hat mich Falk berichtigt :D Ich hab auch allgemein eine kleine Schreibschwäche wobei sich das hier doch sehr in Grenzen hält ( versuch mich zu bemühen ) aber meine Deutsch-Englisch-Arbeiten sehen stellenweise grottig aus. /OT Das ist ein guter Punkt was du gesagt hast mit dem Common Mode Input Voltage. Im Datenblatt findet sich zu diesen Punkt kein Sinnvolles Diagram und somit kann das sogar durchaus der fall sein. (Habe auch nur die Spannung an den Widerstand gemessen und Strom ausgerechnet) An den - Eingang ist ein 7805 mit einen 30k Widerstand und an den + Eingang ist ein 100k Poti. Der Transistor zieht die 5V über den 30k Widerstand so lange herunter bis die 5V an den +Eingang überschritten werden und der Transistor anfängt zu speeren. Der Speerstrom bzw dessen Spannungsabfall liegt gradmal bei 0.5mV in meiner Schaltung sind die Quell-Anpassungswiderstände nur 10k groß und der Spannungsabfall wird keine Rolle mehr Spielen. Das wird auch der Grund sein das im LM358 kein vernüftiges Input Common Voltage vs. Input Current Diagram zu finden ist. Da der LM358 ein Biopolar-OP ist wird der Strom halt am Eingang stark zunehmen da die Eingangstufe Sättigt und einiges mehr an Strom brauch als im nicht Sättigungszustand. Rein von der Überlegung könnte ich mir vorstellen das dies bei einen Fet-Amp nicht der Fall ist. --- Im jetzigen Test hatte ich einen 7805 an der Basis des Transistors und ich konnte keine Problem Feststellen. Weil wenn zu viel Strom fließt fließt gleichzeitig auch mehr Emitterstrom welcher den -Eingangsspannung über den 30k runterzieht. Wenn diese dann zu niedrig ist speert der Transistor und der Ausgang pendelt wieder hoch - bis der Transistor wieder anfängt zu leiten. Wobei der Gemessene Basisstrom von 10mA bei den kleinen BC547 ziemlich heftig. Also sollte ich vorsorgen und den Transistor einen Basisvorwiderstand spendieren. ---
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