Guten Tag,
ich habe praktisch keine Erfahrung mit Komparatoren und meine
allgemeinen Analogtechnikkenntnisse sind auch nicht die Besten. Generell
habe ich die Elektronik im letzten Jahr vernachlässigt bzw.
vernachlässigen müssen.
Naja, vielleicht hilft mir trotzdem Eine(r).
Folgendes Szenario: Ein Kondensator soll auf eine gegebene
Referenzspannung geladen werden. Der Kondensator ist nicht ideal,
sprich: Selbstentladung vorhanden. Der Kondensator soll also geladen
werden und die angelegte Spannung soll erhalten bleiben. Ich habe mir
also folgendes überlegt:
U_Lade
U_Referenz |
.-.
| | | R_Begrenz
| | |
| Comp. '-'
| |
| |\| |
+---|-\ |/
| >-------| NPN
+---|+/ |>
| |/| |
| |
+----------------o
|
| +
Kapazität: ---
-
|
GND
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Die Versorgung für den Komparator habe ich zwecks der Übersichtlichkeit
eingespart. U_Referenz soll die Referenzspannung darstellen, U_Lade die
Quelle zum Laden und R_Begrenz eine Ladebegrenzungswiderstand.
Bisherige Annahmen meinerseits: Ist der Kondensator entladen, so liegt
am nichtinvertierenden Eingang des Kompss eine geringere Spannung als am
Invertierenden an, der Ausgang wird positiv, der Transistor steuert
durch, der Kondi wird geladen.
Fragen:
1.) Funktioniert das grundsätzlich so, theoretisch als auch praktisch?
2.) Sind die üblichen Komparatoren in der Lage, den Transistor zu
treiben?
3.) Geht es besser/eifacher?
Mit Dank und Gruß,
Iwan
Die beiden Op-Amp-Eingänge musst Du vertauschen. Du willst ja eine Gegenkopplung, keine Mitkopplung. Desweiteren solltest Du die Ströme noch ein wenig begrenzen (Widerstände), wonst brädt Dir der Transistor durch. Im Steady-State-Fall passiert nichts, aber was, wenn am Anfang der Kondi noch leer ist? Dann legst Du die volle Versorgungsspannung hart über Basis-Emitter. Grundsätzlich funktioniert das aber schon.
Simon Huwyler schrieb: > Die beiden Op-Amp-Eingänge musst Du vertauschen. Du willst ja eine > Gegenkopplung, keine Mitkopplung. Stimmt, da hab' ich mich anscheinend etwas verschaut. Dabei hab' ichs mir extra noch auf Papier aufgeschrieben. > Desweiteren solltest Du die Ströme noch ein wenig begrenzen > (Widerstände), sonst brädt Dir der Transistor durch. Also den Widerstand besser zwischen Emitter und den Abzweig zum Komparator einbauen. Dafür kann ich mir den Kollektortransistor dann eigentlich sparen. > Dann legst Du die volle Versorgungsspannung hart über Basis-Emitter. Stimmt, daran hab' ich nicht gedacht. Danke für den Hinweis. > Grundsätzlich funktioniert das aber schon. Cool! Damit hast Du mir eine große Freude gemacht. Herzlicher Gruß, Iwan
> Also den Widerstand besser zwischen Emitter und den Abzweig zum > Komparator einbauen. Dafür kann ich mir den Kollektortransistor dann > eigentlich sparen. > Nein, einen vor die Basis. Da Du aber wahrscheinlich (je nach Typ) fuer den Komparator sowieso einen Pull-Up-Widerstand benutzt (also KEIN OPAmp), dann brauchst Du das nicht. Gruss Michael
Ich würde keinen Komparator, sondern einen Operationsverstärker nehmen. Der Komparator ist nicht frequenzkompensiert und wird deswegen durch die starke Gegenkopplung wahrscheinlich schwingen.
Hmm, jetzt bin ich etwas verwirrt, wegen OPV und Komperator. Schwingen
soll das ganze eigentlich nicht nicht, also doch einen OPV nehmen? Ich
dachte immer, gerade für solche Spannungsvergleiche sei ein Komparator
(Vergleicher) ja eigentlich gemacht. Und zum Widerstand: Also Pull-Up
für Komparator und Basisvorwiderstand für OPV?
Ach ja, eine Leuchtdiode die anzeigt, daß geladen wird, wäre auch nicht
schlecht. Hier einmal ein schnell zusammengeschusterter Vorschlag mit
OPV und Ladeanzeige.
Gut so?
o U_Referenz o 5V
| |
| |
| |
| |
| LM258 | 2STN1360
| |
| |\| 220R |
+----|+\ __ |/
| >-----+-----|___|- -|
+----|-/ | |>
| |/| .-. |
| | | 2k2 |
| | | +---------+
| '-' | |
| | | V LeuchtD.
| | .-. -
| === | | |
| GND 0R82 | | |
| '-' |
| | |
+-----------------------------+ .-.
| | |R_LED
--- | |
Ladeobjekt: - '-'
| |
| |
=== ===
GND GND
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Иван S. schrieb: > Hmm, jetzt bin ich etwas verwirrt, wegen OPV und Komperator. Schwingen > soll das ganze eigentlich nicht nicht, also doch einen OPV nehmen? Vielleicht habe ich auch nicht ganz verstanden, was du genau machen möchtest. Willst du 1. dass die Schaltung zu jedem Zeitpunkt gerade so viel Strom liefert, dass der Leckstrom des Kondensators ausgeglichen wird oder 2. dass die Schaltung bei Unterschreiten der Sollspannung am Kondensator den Stromhahn kurzzeitig kräftig aufdreht, bis der Kondensator wieder ausreichend geladen ist, und dann den Strom wieder abstellt? Für (1) ist ein Operationsverstärker, für (2) ein Komparator das Richti- ge. Bei (2) solltest du dem Komparator eine Hysterese verpassen, um zu verhindern, der Strom bereits bei der kleinsten Spannungsabweichung mit hoher Frequenz ein- und ausgeschaltet wird. > Ich dachte immer, gerade für solche Spannungsvergleiche sei ein > Komparator (Vergleicher) ja eigentlich gemacht. Der Komparator vergleicht, der Operationsverstärker bildet eine Span- nungsdifferenz, was beides etwas Ähnliches ist. Der Unterschied liegt in dem, was am Ausgang geliefert wird: Beim Komparator will man ein Digitalsignal, also ein High, wenn die Spannung am nichtinvertierenden Eingang größer als die Spannung am invertierenden ist, sonst ein Low. Beim Operationsverstärker will man ein analoges Signal, das sich aus der Differenz der beiden Eingangsspannungen, verstärkt um einen möglichst großen Faktor, ergibt.
Yalu X. schrieb: > Иван S. schrieb: >> Hmm, jetzt bin ich etwas verwirrt, wegen OPV und Komperator. Schwingen >> soll das ganze eigentlich nicht nicht, also doch einen OPV nehmen? > > Vielleicht habe ich auch nicht ganz verstanden, was du genau machen > möchtest. Willst du > > 1. dass die Schaltung zu jedem Zeitpunkt gerade so viel Strom liefert, > dass der Leckstrom des Kondensators ausgeglichen wird oder > 2. dass die Schaltung bei Unterschreiten der Sollspannung am Kondensator > den Stromhahn kurzzeitig kräftig aufdreht, bis der Kondensator wieder > ausreichend geladen ist, und dann den Strom wieder abstellt? Wenn der Kondensator leer ist oder die Sollspannung unter dem Referenzwert liegt, soll der Hahn aufgedreht werden. Also eher 2. Wenn der Kondesator geladen ist, hätte ich aber nichts gegen eine Leckstromausgleichung nach Punkt 1. Hauptsache, es wird nicht großartig über U_Ref überladen. > Für (1) ist ein Operationsverstärker, für (2) ein Komparator das Richti- > ge. Bei (2) solltest du dem Komparator eine Hysterese verpassen, um zu > verhindern, der Strom bereits bei der kleinsten Spannungsabweichung mit > hoher Frequenz ein- und ausgeschaltet wird. Macht das denn was? Beginnt das System dann zu schwingen? Und wie die Hysterese einbauen? Ein zusätzliches Schmitt-Trigger-Bauteil möchte ich eigentlich so gut wie möglich vermeiden. > Beim Komparator will man ein Digitalsignal, also ein High, wenn die > Spannung am nichtinvertierenden Eingang größer als die Spannung am > invertierenden ist, sonst ein Low. Beim Operationsverstärker will man > ein analoges Signal, das sich aus der Differenz der beiden > Eingangsspannungen, verstärkt um einen möglichst großen Faktor, ergibt. Hmm, irgendwie komme ich nicht weiter. Erst dachte ich, ein Komparator wäre besser, dann habe ich mich für einen OP entschieden, jetzt bin ich wieder am Zweifeln. Ich hoffe, der von mir ausgewählte OPV LM258A (http://www.st.com/stonline/books/pdf/docs/2163.pdf) eignet sich einigermaßen. Michael schlägt übrigens einen zusätzlichen Pull-Up bei Verwendung eines Komparators vor. Dessen Notwendigkeit ist mir auch noch nicht wirklich klar. Danke jedenfalls einstweilen, Gruß, Iwan
Иван S. schrieb: > Hmm, irgendwie komme ich nicht weiter. Erst dachte ich, ein Komparator > wäre besser, dann habe ich mich für einen OP entschieden, jetzt bin ich > wieder am Zweifeln. Ich hoffe, der von mir ausgewählte OPV LM258A > (http://www.st.com/stonline/books/pdf/docs/2163.pdf) eignet sich > einigermaßen. Nein, der OPA ist schon das richtige BE. Bei leerem C wird auch der OPA voll aufdrehen, während der Komparator bei vollem C dauernd zwischen AUS und maximal EIN schalten würde. > Michael schlägt übrigens einen zusätzlichen Pull-Up bei Verwendung eines > Komparators vor. Dessen Notwendigkeit ist mir auch noch nicht wirklich > klar. Schaue dir mal im DB die Ausgangsstufe eines typischen Komparators an: dort ist nur ein Open-Kollektor-Transistor. Der braucht schließlich einen Arbeitswiderstand, sonst wäre niemand da, der deinen Transistor mit Basisstrom versorgen könnte. In dem Fall kann man dann auf den Basisvorwiderstand verzichten. Vermutlich gibt es auch Komparatoren mit Push-Pull-Stufe (mir ist gerade keiner im Gedächtnis), hier erübrigt sich dann der Arbeitswiderstand, nicht aber der Basisvorwiderstand.
Danke, HildeK. Jetzt habe ich das ganze wohl verstanden und werde einen OP verwenden. Nun bleibt praktisch nur noch die Frage, ob es an meinem oben gezeichneten Schaltplan noch etwas zu verbessern gibt. Und soll ich lieber besser einen LL-MOSFET als Transistor nehmen, oder ist ein BJT hier ausreichend? Zwischenzeitlich einmal ein ordentlicher Dank an alle Beteiligten! Gruß, Iwan
Vielleicht wiederhole ich bereits Geschriebenes, wär' ja auch egal: Grundsätzlich zu OpAmp <--> Komparator: Du hast schon recht, Komparatoren vergleichen Spannungen. Die werden eingesetzt, wenn Du herausfinden willst, ob Ua > Ub ist oder Ua < Ub Einen OpAmp nimmst Du, wenn Du mittels Gegenkopplung Ua = Ub haben willst. (Exkurs: So gehe ich übrigens auch immer an eine OpAmp-Schaltung heran: Der OpAmp will, dass Ua = Ub ist. Was muss er an den Ausgang legen, damit das so ist? Wenn ich das weiss, dann schaue ich mal, was denn passiert, wenn Ua oder Ub wegdriftet. Reagiert der OpAmp-Ausgang dann so, wie es sinnvoll ist?) Ok, was ist denn nun der Unterschied zwischen OpAmp und Komparator? Grundsätzlich keiner. In ihrer Idealform wären die eigentlich identisch. Aber der Komparator ist darauf "getrimmt", sehr schnell zu reagieren und sofort in den "Anschlag" zu knallen. Ua = Ub gibt es für den eigentlich gar nicht. Der OpAmp dagegen ist darauf getrimmt, die Sache genug "gemütlich" anzugehen, dass (wie oben angedeuetet" die ganze chause nicht zu schwingen beginnt, sondern sich eben einregelt. Dafür fühlt er sich im Anschlag eben nicht so wohl. Das äussert sich dadurch, dass er "kleben bleibt", bis hin zum Abrauchen, wenn es zu lange dauert. Oder: Der OpAmp hasst es, wenn Ua != Ub. Der Komparator hasst es, wenn Ua = Ub (Zusätzlich ist es noch so, dass viele (nicht alle) Komparatoren keinen Push-Pull-Ausgang haben, sondern open Drain). Zu Deiner Frage: BJT ist tiptop für diese Anwendung. Gruäss Simon
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