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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Warum schwingt das?


Autor: Sebi (Gast)
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Guten Abend,

hat von euch einer ne Idee warum diese Schaltung, sobald ich die 
Vergleichsspannung ungefähr auf das Niveau der Eingangsspannung 
einstelle, im ca. 1 Sekunden-Rythmus schwingt? Der Eingang springt, wenn 
er unter die Vergleichsspannung gefallen ist, um ca. +50 mV. Dann 
entlädt sich der Kondensator und alles beginnt von vorn...
Könnte ein Schmitt-Trigger helfen?

Danke und Gruß,
Sebi

Autor: mhh (Gast)
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Deine Eingangsspannung ist eine Wechselspannung?

+E von IC3A ist auf keinem definirtem Potential. Du brauchst eine 
virtuelle Masse, an die auch R2 kommt an statt GND. Besser ist mit pos. 
und neg. Betriebsspannung zu arbeiten.

Autor: High Performer (Gast)
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Löte mal über R1 und R10 einen kleinen Kondensator, z.B. 100pF oder 1nF. 
Kommt natürlich drauf an, welche Grenzfrequenz die Anordnung haben soll. 
Außerdem arbeitet IC3A direkt auf C13. Das mögen manche OPVs nicht.

Autor: Sebi (Gast)
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Es scheint tatsächlich C13 zu sein.
Ich habe mal 300 Ohm zwischen den Ausgang von IC3A und C13 gelötet und 
die Sprünge sind jetzt schon deutlich kleiner, aber leider noch nicht 
ganz weg.
Werde mal aus 1µ 100n machen. Mal sehen ob das dann reicht und der 
Eingang noch ausreichend geglättet wird.

Auf jeden Fall schon mal Danke.

Autor: High Performer (Gast)
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Teste auf jeden Fall noch die "Angstkondensatoren" über R1 und R10 ;-)

Autor: hermy (Gast)
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ist das die schaltung eines drumtriggers für eine (midi-) e-drum?
mit einem piezo am eingang?

Autor: Иван S. (ivan)
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Ich würde rein aus dem Bauch heraus den Ansatz im Anhang auf gut Glück 
probieren.

hth, Iwan

Autor: Sebi (Gast)
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Den über R10 hatte ich schon. Über R1 ist jetzt auch einer. Mal sehen...

Autor: Sebi (Gast)
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Ist ne Signalerkennung für ein Audio-Signal.

Autor: High Performer (Gast)
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>Ich würde rein aus dem Bauch heraus den Ansatz im Anhang auf gut Glück
>probieren.

Hmm, ich sehe jetzt nicht direkt, was diese Variante bringen soll. 
Zwischen den beiden OPs gibt's doch keine Gegenkopplung. Ich denke, ohne 
das jetzt näher angeschaut zu haben, der Kondensator könnte, die 
Stabilität sogar noch verschlechtern. Also ich würde jeden OP einzeln 
stabilisieren...

Autor: High Performer (Gast)
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Ich hatte mich geirrt: der Kondesator an IC3A sollte direkt vom 
Ausgang auf den invertierenden Eingang. Sonst ist da ja noch die Diode 
dazwischen.

Autor: Jens G. (jensig)
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Also wenn die gesamte Schaltung anfängt zu schwingen, wenn das Poti 
rechts im Bereich der Eingangsspannung ist, dann hast Du wohl 
Verkopplungen über die Betriebsspannung (weil sonst existieren ja wohl 
kaum irgendwelche Rückkopplungsmöglichkeiten). Lege doch mal einen C im 
unteren µF-Bereich über das Poti.
Der OPV am rechten Ende ist ja auch als reiner Komparator ohne Hysterese 
geschaltet. Vielleicht nicht so das Gelbe vom Ei.

Autor: Dirk M. (dmd)
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Ich hatte bei ähnlichen Schaltungen auch schon oft Probleme mit den 
ungewollten Schwingungen. Das beste Mittel dagegen war eigendlich immer 
nur der Vorschlag von @High Performer.
Dadurch geht die Wechselspannungsverstärkung der OPV's gegen 1 und die 
Schwingneigung wird unterdrückt.

Autor: hermy (Gast)
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ändert sich die schwingfrequenz, wenn du die Bauteilwerte von C13 oder 
R11 änderst?

welche spannung (DC) misst du am invertiernden eingang und am ausgang 
von IC1a

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Ein Komparator ist immer ein aggressives Teil, das enorme Störungen 
machen kann. Wird er in solchen Analogschaltungen verwendet, muß IMMER 
eine Hysterese hin, muß IMMER die Referenz mit einem Cap gestützt werden 
und muß IMMER das Geschalte auf der Betriebsspannung sorgfältigst 
entkoppelt werden.

Deshalb ist es oft sinnvoll, den Komparator in ein eigenes Gehäuse zu 
packen (also nicht IC3a und IC3B im selben Gehäuse!) und dessen 
Betriebsspannung besonders sorgfältig zu entkoppeln. Die Anbindung an 
die Signalmasse dieses Komparators MUSS so gewählt werden, daß 
Schaltspitzen nicht auf vorausgehende Schaltungsteile rückwirken können.

Sehr empfehlenswert ist die Verwendung von (identischen) RC-Gliedern in 
der Versorgungsspannung, beispielsweise 10R + 1µF. Das verbessert die 
Entkoppelwirkung ganz enorm.

Klar, daß der Diode D1 eine kleine Phase-Lead Kapazität parallel 
geschaltet werden sollte. Dagegen ist der von jemand anderem 
vorgeschlagene 47p zwischen den beiden "-" Eingängen von IC3a und IC1a 
natürlich völliger quatsch.

Kai Klaas

Autor: B e r n d W. (smiley46)
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Möglicherweise kommt IC3A mit der Kapazitiven Last C13 nicht zurecht. 
Deshalb einen Widerstand 1k zwischen D4 und C13.

Frage:
Möglicherweise handelt es sich um Übersprechen im OP IC3A ind IC3B.
Hängt am Ausgang IC3B momentan eine Last?

Autor: High Performer (Gast)
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>Deshalb ist es oft sinnvoll, den Komparator in ein eigenes Gehäuse zu
>packen (also nicht IC3a und IC3B im selben Gehäuse!) und dessen
>Betriebsspannung besonders sorgfältig zu entkoppeln. Die Anbindung an
>die Signalmasse dieses Komparators MUSS so gewählt werden, daß
>Schaltspitzen nicht auf vorausgehende Schaltungsteile rückwirken können.

Also wir wollen die Kirche doch mal im Dorf lassen! Das ist eine völlig 
unkomplizierte, harmlose Schaltung, in der lediglich, wie Du richtig 
bemerkst, eine kleine Hysterese im Komparator nicht schaden kann. Aber 
sonst würde ich mir bei einer solch einfachen Schaltung, noch dazu mit 
harmlosen Verstärkungsfaktoren, keinerlei weiteren Gedanken machen.

Ich würde übrigens noch C13 kleiner und dafür R11 größer machen.

Autor: uwi (Gast)
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manchmal hilft es bei opamps auch, wenn man das gleiche IC von einer 
anderen firma verwenden...

Autor: High Performer (Gast)
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>manchmal hilft es bei opamps auch, wenn man das gleiche IC von einer
>anderen firma verwenden...

Dan ist das Design Murks, und man betreibt den OP z.B. an der 
Stabilitätsgrenze. Pfui ;-)

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Also wir wollen die Kirche doch mal im Dorf lassen! Das ist eine völlig
>unkomplizierte, harmlose Schaltung, in der lediglich, wie Du richtig
>bemerkst, eine kleine Hysterese im Komparator nicht schaden kann. Aber
>sonst würde ich mir bei einer solch einfachen Schaltung, noch dazu mit
>harmlosen Verstärkungsfaktoren, keinerlei weiteren Gedanken machen.

Die effektive Verstärkung ist keineswegs gering. Wenn der OPamp IC3a bei 
50mV Eingansspannung die Diode D4 öffnen will, muß er mindestens um den 
Faktor 0,5V / 50mV = 10 verstärken. Solange C13 nicht aufgeladen ist, 
verstärkt er sogar mit der vollen Leerlaufverstärkung. IC1a verstärkt 
nochmals um den Faktor 11, sind zusammen also rund 100. Und IC3b 
verstärkt auch praktisch immer mit der vollen Leerlaufverstärkung.

Das nennst du harmlos?

Kai Klaas

Autor: Uwe Nagel (ulegan)
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Ist wirklich der LMC6482 verbaut, oder ein anderer OpAmp, evtl. ein 
LM358 oder TL082?
Die Schaltung funktioniert nur mit einem OpAmp, der 0V an Ein- und 
Ausgang erlaubt
Hängt hinter dem Komparator eine Last, zB. eine LED, deren Strom 
Störungen auf der Masse erzeugt?
Welche Spannung springt um 50mV?
Eigentlich haben alle Schaltungsteile keine Rückwirkung auf ihren 
Eingang, also sollte bei einer einigermassen stabilen und mit 
Kondensatoren entkoppelten Versorgungsspannung, die Schaltung nicht 
schwingen.

Autor: Dirk M. (dmd)
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Sebi schrieb:
> Den über R10 hatte ich schon. Über R1 ist jetzt auch einer. Mal sehen...

Und was siehst Du jetzt...?

Autor: Sebi (Gast)
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Guten abend und vielen Dank für die rege Beteiligung.

Die Probleme sind quasi gelöst. Ich habe euren Anregungen folgend 
einiges verändert und jetzt schwingt da nichts mehr.
Es gibt nur noch eine Sache die mich ein wenig verwundert. Wenn ich Pin3 
von IC1 auf Masse lege fällt die Spannung an Pin7 von IC1 erst auf 
Massepegel, wenn der Komparator auf low geschaltet hat. Solange er das 
nicht tut bleiben dort ca. 40 mV hängen und ich weiß mal wieder nicht 
warum.

Vielleicht fällt euch dazu ja auch noch was ein.

Gruß und danke noch mal,
Sebi

Autor: High Performer (Gast)
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Meine Vermutung:

Der Ausgang von IC2A treibt im "High"-Zustand einen Strom über R7 und R6 
in den Ausgang von IC1B. Wenn dann der Komparator seinen Ausgang auf 
Masse schaltet, treibt er keinen Strom mehr in den Ausgang von IC1B, und 
dessen Ausgangsspannung kann in die Gegend von 0V sinken, und der 
Ausgang von IC1B wird jetzt evtl. sogar über R7 und R7 noch weiter gegen 
Masse gezogen.
Keine Ahnung, welchen OPV du verwendest und wie dessen Ausgangsspannung 
in der Nähe von 0V reagiert. Aber "normale" OPVs können die 
Ausgangsspannung bei unipolarer Versorgungsspannung nicht ganz auf 0V 
bringen. Auch bei R2R-Typen gibt's Beschränkungen hinsichtlich des 
Spannungshubs am Ausgang.

Autor: Sebi (Gast)
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Ich benutze zwei LMC6482.
Der fällt, wenn der Komparator auf low geschaltet hat, auf ca. 12 mV. 
Mehr wünsch ich mir auch garnicht. :)

Autor: High Performer (Gast)
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LMC6482:

Aus dem Datenblatt:

"Rail-to-Rail Output Swing (within 20mV of supply rail,
100kΩ load)"

Also wenn Du bei 20mV am Ausgang bist, dann ist das nach den Specs.
Da Du allerdings mit 10,1kOhm und nicht mit 100kOhm belastest, wird die 
Ausgangsspannung größer werden. Deine gemessenen 40mV passen da gut 
rein.

Zwei Anmerkungen:

1.) Belaste den Ausgang von IC1B weniger, indem Du R6 und R7 viel größer 
machst. Die beiden bestimmen ja die Hysterese. Du kannst beide locker um 
den Faktor 10 vergrößern, Also 100k und 1k. Dann wird die 
Ausgangsspannung von IC1B auch kleiner werden.

2.) An Deinem Design stimmt etwas nicht, wenn Du unbedingt so dicht an 
null Volt ran musst. Im Zweifelsfall die Verstärkung der 
Eingangsbeschaltung vergrößern.

3.) Falls die Schaltung wie erwartet funktioniert und Deine Frage eine 
reine Interessensfrage war, habe ich ja schon eine Antwort geliefert. Du 
kannst aber gerne nochmal nachfragen, wenn noch Klarheiten bestehen ;-)

Autor: Sebi (Gast)
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Dann werde ich R6 und R7 mal ne Nummer größer machen und R4 vielleicht 
auch.

Danke!

Autor: Kai Klaas (Gast)
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R6=10k und R7=1M sind übliche Werte.

R5 und R4 müssen nicht so klein sein. R5=10k und R4=100k könnte man auch 
nehmen.

R2 muß nicht so groß sein. Etwas im 100R-Bereich sollte auch gehen.

C1 und C3 sind mit der Brechstange gewählt, etwas im 100pF-Bereich tut 
es hier sicher auch.

Man könnte an Pin2 von IC2A noch einen 100nF Cap nach Masse schalten.

Du machst die Sache sehr gut, und mit den 40mV am Ausgang kannst du mehr 
als zufrieden sein.

Weiter so...

Kai Klaas

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