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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik OPA625 als Impedanzwandler


Autor: Sheriff Silver (Gast)
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Hallo,

in meiner Schaltung habe ich eine präzise Referenzspannungsquelle, 
welche mir 3.3 V bei maximal 20 mA zur Verfügung stellt. Jedoch benötige 
ich am Ausgang die Spannung von 3.3 V mit einem Strom von 100 mA. Die 
Idee ist jetzt nach der Referenzspannungsquelle einen Impedanzwandler zu 
hängen, der mir den Strom zur Verfügung stellen kann.

Die Auswahl ist dabei auf den OPA625 von TI gefallen, welcher, laut 
Datenblatt, 120 mA zur Verfügung stellen kann.

Da ich von OPVs noch nicht so viel Ahnung habe, würde ich gern die 
"Verstärker"-Schaltung mit euch teilen und mich auf eure Vorschläge 
freuen.

Danke für eure Unterstützung.

Autor: MiWi (Gast)
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Sheriff Silver schrieb:
> Hallo,
>
> in meiner Schaltung habe ich eine präzise Referenzspannungsquelle,
> welche mir 3.3 V bei maximal 20 mA zur Verfügung stellt. Jedoch benötige
> ich am Ausgang die Spannung von 3.3 V mit einem Strom von 100 mA. Die
> Idee ist jetzt nach der Referenzspannungsquelle einen Impedanzwandler zu
> hängen, der mir den Strom zur Verfügung stellen kann.
>
> Die Auswahl ist dabei auf den OPA625 von TI gefallen, welcher, laut
> Datenblatt, 120 mA zur Verfügung stellen kann.
>
> Da ich von OPVs noch nicht so viel Ahnung habe, würde ich gern die
> "Verstärker"-Schaltung mit euch teilen und mich auf eure Vorschläge
> freuen.
>
> Danke für eure Unterstützung.

für`s erste gebastel mit OPVs paßt das schon.

Doch obacht - die Erwärmung vom Chip kann div. Parameter über die von 
Dir geforderten Grenzen schicken - vor allem den Offset.

MiWi

Autor: Sapperlot W. (jetztnicht)
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Normalerweise braucht man nicht soviel Strom von einer Referenzquelle. 
Weshalb auch immer das hier so sein soll.

Autor: Sheriff Silver (Gast)
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MiWi schrieb:
> für`s erste gebastel mit OPVs paßt das schon.
>
> Doch obacht - die Erwärmung vom Chip kann div. Parameter über die von
> Dir geforderten Grenzen schicken - vor allem den Offset.
>
> MiWi

Vielen Dank. Hast Du schaltungstechnisch irgendwelche Hinweise? Gibt es 
vllt Bauteile die man hinzufügt, um die Performance zu verbessern, 
welche man aber nicht gelehrt bekommt?
Kann man die Leistungsaufnahme, ähnlich wie bei einem Spannungswandler, 
über den Strom berechnen?

Autor: Sapperlot W. (jetztnicht)
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WAs bedeutet Performance fuer dich ?
Ja, die Leistungsaufnahme ist immer Strom mal Spannung.

Autor: Häuptling Quechi (Gast)
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MiWi schrieb:
> für`s erste gebastel mit OPVs paßt das schon.

Das bedeutet ja, dass man in der Schaltung noch Sachen verbessern kann. 
Es soll eine einfache Verstärkung der Eingangsspannung werden.

Bei der Belastung von 120 mA und einer Eingangsspannung von 3.3 V habe 
ich also eine Verlustleistung von 3.42 W? Ich hab ja so gesehen keinen 
Spannungsabfall über dem OPV.

Autor: Sapperlot W. (jetztnicht)
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>Bei der Belastung von 120 mA und einer Eingangsspannung von 3.3 V habe
ich also eine Verlustleistung von 3.42 W? Ich hab ja so gesehen keinen
Spannungsabfall über dem OPV.



Ah, ja ? Nein, natuerlich nicht. Der OpAmp laeuft nicht mit 3.3V wenn er 
soviel rausgeben soll. Du schriebst oben, gemaess Schema, er laufe an 
5V.

Die Verlustleistung des Opamps waere (5-3.3V) * 100mA = 170mW.

: Bearbeitet durch User
Autor: MiWi (Gast)
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Häuptling Quechi schrieb:
> MiWi schrieb:
>> für`s erste gebastel mit OPVs paßt das schon.
>
> Das bedeutet ja, dass man in der Schaltung noch Sachen verbessern kann.
> Es soll eine einfache Verstärkung der Eingangsspannung werden
>
> Bei der Belastung von 120 mA und einer Eingangsspannung von 3.3 V habe
> ich also eine Verlustleistung von 3.42 W? Ich hab ja so gesehen keinen
> Spannungsabfall über dem OPV.

Hm... vor der Verbesserung wäre ein gewisses Grundwissen von nöten, 
oder?

Und nicht nur unter diesem Aspekt ist das eine hmmmm.. eine sehr 
interessante Rechnung die Du da aufstellst.

Vielleicht solltest Du das nochmals nachrechnen, hier vorrechnen und 
zusätzlich einen sehr ernsthaften Blick ins Datenblatt werfen?

MiWi

Autor: MiWi (Gast)
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Sheriff Silver schrieb:
> MiWi schrieb:
>> für`s erste gebastel mit OPVs paßt das schon.
>>
>> Doch obacht - die Erwärmung vom Chip kann div. Parameter über die von
>> Dir geforderten Grenzen schicken - vor allem den Offset.
>>
>> MiWi
>
> Vielen Dank. Hast Du schaltungstechnisch irgendwelche Hinweise? Gibt es
> vllt Bauteile die man hinzufügt, um die Performance zu verbessern,
> welche man aber nicht gelehrt bekommt?
> Kann man die Leistungsaufnahme, ähnlich wie bei einem Spannungswandler,
> über den Strom berechnen?

Natürlich hab ich noch Verbesserungsvorschläge:

Da Du aber keinerlei Infos zur nötigen Genauigkeit lieferst bleibt es 
beim Vorschlag, Art of Electronics 3. Ausgabe zu kaufen und es auch zu 
lesen. Ist vermutlich eine gute Investition ins Hobby, auhc wenn es 80€ 
sind.

Und die Verlustleistung kann man wie bei einem Spannungswandler 
berechnen. Du mußt es nur richtig machen. Also am besten auch die Ströme 
in den
Schaltplan einzeichnen und dann ausmultiplizieren...

Doch alleine daß Du diese Frage stellst... nun ja... was solls

Gutes Gelingen

MiWi

Autor: Sheriff Silver (Gast)
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Oh D. schrieb:
> Ah, ja ? Nein, natuerlich nicht. Der OpAmp laeuft nicht mit 3.3V wenn er
> soviel rausgeben soll. Du schriebst oben, gemaess Schema, er laufe an
> 5V.
>
> Die Verlustleistung des Opamps waere (5-3.3V) * 100mA = 170mW.

Vielen Dank für den Hinweis. Da stand ich etwas auf dem Schlauch.

MiWi schrieb:
> Da Du aber keinerlei Infos zur nötigen Genauigkeit lieferst bleibt es

Die Referenzspannungsquelle liefert eine Genauigkeit von +-0.1 % und 
diese hochomige Spannungsquelle soll durch den Impedanzwandler 
entkoppelt werden.

Autor: Sapperlot W. (jetztnicht)
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Ja, soweit passt das schon.
Die Referenz und der OPA625 sind beide mit 5V gespiesen, gell.
Viel Glueck.

Autor: MiWi (Gast)
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Sheriff Silver schrieb:
> Oh D. schrieb:
>> Ah, ja ? Nein, natuerlich nicht. Der OpAmp laeuft nicht mit 3.3V wenn er
>> soviel rausgeben soll. Du schriebst oben, gemaess Schema, er laufe an
>> 5V.
>>
>> Die Verlustleistung des Opamps waere (5-3.3V) * 100mA = 170mW.
>
> Vielen Dank für den Hinweis. Da stand ich etwas auf dem Schlauch.
>
> MiWi schrieb:
>> Da Du aber keinerlei Infos zur nötigen Genauigkeit lieferst bleibt es
>
> Die Referenzspannungsquelle liefert eine Genauigkeit von +-0.1 % und
> diese hochomige Spannungsquelle soll durch den Impedanzwandler
> entkoppelt werden.

wie gesagt - der OPA paßt schon und ist eine brauchbare Wahl.

Wenn Du wissen willst wie die Fehler des OPA zu dem Referenzfehler 
beitragen - berechne einmal den Offset und diese Unsauberkeiten über die 
Temperaturerhöhung, die durch Eigenbedarf +zzgl 170mW ensteht aus und Du 
wirst sehen, ob Dir das, was da dann herauskommt ausreichend ist.

Alles weitere dazu lese im AoE (3. Ausgabe) nach, es ist ein gutes Buch 
und ich lese es, obwohl ich nun bald 35 Jahre mit dem Krempel arbeite 
immer noch gerne und mit sehr großem Vergnügen....

MiWi

Autor: ths (Gast)
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Setz hinter den OP einen npn Transistor. Basis an den OP-Ausgang, 
Kollektor an + und am Emitter, den du auch mit -OP Eingang verbindest, 
gibts genug Strom.

Autor: Danish Belal (danishbelal)
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Darf ich fragen, warum noch kein 3,3V Linearregler erwähnt wurde?

Wie zB LM1117-3V3

MfG

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm1117.pdf

: Bearbeitet durch User
Autor: LindaBinda (Gast)
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MiWi schrieb:
> Wenn Du wissen willst wie die Fehler des OPA zu dem Referenzfehler
> beitragen - berechne einmal den Offset und diese Unsauberkeiten über die
> Temperaturerhöhung, die durch Eigenbedarf +zzgl 170mW ensteht aus und Du
> wirst sehen, ob Dir das, was da dann herauskommt ausreichend ist.

Hallo,

ich lese momentan auch einiges zu den OpAmps, da ich ein ähnliches 
Problem habe. Deswegen schreib ich mal hier mit.
Wie kann man das denn umgehen? So wie du es schreibst kommt es zu einer 
Erhöhung des Offsets durch den Temperaturanstieg im Chip, richtig? Muss 
man dann eine entsprechende Offsetkompensation vorsehen?

Liebe Grüße

Linda

Autor: Danish Belal (danishbelal)
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Ich würde sagen, man nimmt einen OP mit geringerem Offset.

Offset Kompensation gibt es zwar (glaube zB beim 741), aber die wird bei 
einer Temperatur durchgeführt. Das ändert nichts an der 
Temperaturabhängigkeit des Offset's.

MfG

Autor: MiWi (Gast)
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LindaBinda schrieb:
> MiWi schrieb:
>> Wenn Du wissen willst wie die Fehler des OPA zu dem Referenzfehler
>> beitragen - berechne einmal den Offset und diese Unsauberkeiten über die
>> Temperaturerhöhung, die durch Eigenbedarf +zzgl 170mW ensteht aus und Du
>> wirst sehen, ob Dir das, was da dann herauskommt ausreichend ist.
>
> Hallo,
>
> ich lese momentan auch einiges zu den OpAmps, da ich ein ähnliches
> Problem habe. Deswegen schreib ich mal hier mit.
> Wie kann man das denn umgehen? So wie du es schreibst kommt es zu einer
> Erhöhung des Offsets durch den Temperaturanstieg im Chip, richtig? Muss
> man dann eine entsprechende Offsetkompensation vorsehen?
>
> Liebe Grüße
>
> Linda

Rechne es doch einfach einmal nach, ist das so schwer?

xxx mW Ptot verursacht wg. dem therm Gehäusewiderstand eine 
Temperaturerhöhung. Die wiederum führt mit den im Datenblatt angegebenen 
Parametern der Offsetdrift zu einem Fehler, der sich überschlagsmäßig 
berechnen läßt. Je nach Beschaltung wirken sich auch driftenden 
Biasströme aus.  Und dann überlegst Du dir noch , in welchem 
Temperaturbereich das Werkl genutzt werden soll (Gehäuse am Dachboden im 
Sommer und im Winter... auf meinem Dachboden, 20cm unter dem Dach macht 
das ein (übers Jahr  gemessenes) dT von 75°C aus)
Wenn alle diese Driften innerhalb des geforderten Rahmens bleibt - so 
what... dann paßt eh alles. Sonst mußt halt schauen wo es zwickt und 
diese Fehler als erstes eliminieren...

Woher soll ich wissen welche Grenzwerte Du brauchst, ob Deine Messgeräte 
und sonstige Kenntnisse ausreichend sind um das ganze dann auch 
verifizieren zu können usw usf...




Dennoch - ich würd es nicht so wie der TO machen, der Ansatz(!) von 
ths ist schon besser, da liegt aber auch noch einiges im Argen 
(Kurzschlußschutz...)

Auch Dir sei daher gesagt: inverstiere ca. 80€ in Art of Electronics 3. 
Auflage, da werden alle diese Themen bis in Tiefen, von denen Du noch 
keine Ahnung hast abgehandelt.

MiWi

Autor: Achim S. (achs)
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Sheriff Silver schrieb:
> jedoch benötige ich am Ausgang die Spannung von 3.3 V mit einem Strom von 100 
mA.

Du hast auf die beiden wichtigen Fragen noch nicht geantwortet.

Oh D. schrieb:
> Normalerweise braucht man nicht soviel Strom von einer Referenzquelle.
> Weshalb auch immer das hier so sein soll.

Danish B. schrieb:
> Darf ich fragen, warum noch kein 3,3V Linearregler erwähnt wurde?

Wenn nicht klar ist, wie die 100mA zustande kommen (und sich über die 
Zeit verhalten), dann ist jeder Rat ins blaue geschossen. Linearregler 
machen genau das mit viel know how, worauf Du Dich mit dem OP erst 
einschwingen musst.

Autor: Sheriff Silver (Gast)
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MiWi schrieb:
> Rechne es doch einfach einmal nach, ist das so schwer?
>
> xxx mW Ptot verursacht wg. dem therm Gehäusewiderstand eine
> Temperaturerhöhung. Die wiederum führt mit den im Datenblatt angegebenen
> Parametern der Offsetdrift zu einem Fehler, der sich überschlagsmäßig
> berechnen läßt. Je nach Beschaltung wirken sich auch driftenden
> Biasströme aus.  Und dann überlegst Du dir noch , in welchem
> Temperaturbereich das Werkl genutzt werden soll (Gehäuse am Dachboden im
> Sommer und im Winter... auf meinem Dachboden, 20cm unter dem Dach macht
> das ein (übers Jahr  gemessenes) dT von 75°C aus)
> Wenn alle diese Driften innerhalb des geforderten Rahmens bleibt - so
> what... dann paßt eh alles. Sonst mußt halt schauen wo es zwickt und
> diese Fehler als erstes eliminieren...

Danke :) Passt alles :) Vielen Dank für die Hinweise.

Autor: F. Fo (foldi)
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Achim S. schrieb:
> Wenn nicht klar ist, wie die 100mA zustande kommen (und sich über die
> Zeit verhalten), dann ist jeder Rat ins blaue geschossen. Linearregler
> machen genau das mit viel know how, worauf Du Dich mit dem OP erst
> einschwingen musst.

Na dann spreche ich es aus.
Der TO will sich so eine 3.3V Spannung für irgendwas anderes erzeugen, 
was diese 100mA braucht.

Schon die alten Indianer haben gewusst, eine Referenzspannung nimmt man 
nur als Referenzspannung.
Wenn du 3,3 Volt brauchst, bau einen Linearregler hinter deine 5V 
Versorgungsspannung.

Autor: ArnoR (Gast)
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F. F. schrieb:
> Schon die alten Indianer haben gewusst, eine Referenzspannung nimmt man
> nur als Referenzspannung.

Genau. Und wenn man eine Versorgung auf +-0,1% braucht, dann ist das 
wohl eine besonders schlechte Schaltung, denn eine gute käme auch mit 
viel größeren Toleranzen zurecht. Aber egal, die Schaltung schwingt eh 
ab einer Last von 100pF. Dann ist man wieder beim Spannungsregler.

Autor: MiWi (Gast)
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ArnoR schrieb:
> F. F. schrieb:
>> Schon die alten Indianer haben gewusst, eine Referenzspannung nimmt man
>> nur als Referenzspannung.

Genau das passiert hier, nur ist sie halt mit 100mA belastbar und nicht 
nur mit ein paar zerquetschten uA... .

>
> Genau. Und wenn man eine Versorgung auf +-0,1% braucht, dann ist das
> wohl eine besonders schlechte Schaltung, denn eine gute käme auch mit
> viel größeren Toleranzen zurecht. Aber egal, die Schaltung schwingt eh
> ab einer Last von 100pF. Dann ist man wieder beim Spannungsregler.

Gottseidank wissen einige sehr gut laufende und in Stückzahlen 
gefertigte Projekte nix von Deinem Kleinklein Designansatz...

Da werden die 3V3 Vcc auf 0,1% (über den gesamten 
Betriebstemperaturbereich von -5° - 60°C) genau gehalten und das mit 
unglaublichen 0,9€ Zusatzkosten pro Platine im Vergleich zu einem 
konventionellen Ansatz so wie Du ihn da  vertrittst.

Diese Mehrkosten sparen dann beim Abgleich und im Zusammenbau bzw. EK an 
anderen Stellen Kosten von ca. 25€ ein....

Tja... nix Lehrbuch sondern wirtschaftlich durchkalkulierte Praxis.


Somit - Systembetrachtung ist angesagt und nicht nur Kommentare anhand 
eines unvollständigen Schaltplanauszug.

MiWi

Autor: ArnoR (Gast)
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MiWi schrieb:
> Gottseidank wissen einige sehr gut laufende und in Stückzahlen
> gefertigte Projekte nix von Deinem Kleinklein Designansatz...

> Tja... nix Lehrbuch sondern wirtschaftlich durchkalkulierte Praxis.

Nur weil`s ein paar Ausnahmen gibt, ist die Regel nicht gleich falsch. 
Vielleicht werden wir ja noch sehen, was daraus geworden ist. Die Praxis 
(und das Lehrbuch) sagen jedenfalls, dass es eine schlechte Idee ist, 
einen so schnellen OPV mit rel. geringer Phasenreserve als 
Spannungsfolger zu betreiben. Bei so viel Strom wie beim TO, sind auch 
Lastkapazitäten über 100pF meist nicht weit.

Autor: Achim S. (achs)
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MiWi schrieb:
> Gottseidank wissen einige sehr gut laufende und in Stückzahlen
> gefertigte Projekte nix von Deinem Kleinklein Designansatz...

Das in Stückzahlen mancher Analog- Experte ein Standard-IC schlagen 
kann ... geschenkt. Aber ohne auch nur einen blassen Schimmer vom 
Einsatz des TO zu haben, entbehrt folgende Aussage jeglicher Grundlage.

> Da werden die 3V3 Vcc auf 0,1% (über den gesamten
> Betriebstemperaturbereich von -5° - 60°C) genau gehalten und das mit
> unglaublichen 0,9€ Zusatzkosten pro Platine im Vergleich zu einem
> konventionellen Ansatz so wie Du ihn da  vertrittst.

Es ist schön, wenn der TO OPs kennenlernt. Ernsthaft. Für die 
Aufgabenstellung (3.3V@100mA, ohne weitere Infos über Last, Genauigkeit, 
etc.) ist ein Spannungsregler (ggf. auch ein Präzisions- mit 0.1%) die 
richtige Empfehlung.

: Bearbeitet durch User
Autor: F. Fo (foldi)
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Achim S. schrieb:
> Es ist schön, wenn der TO OPs kennenlernt. Ernsthaft. Für die
> Aufgabenstellung (3.3V@100mA, ohne weitere Infos über Last, Genauigkeit,
> etc.) ist ein Spannungsregler (ggf. auch ein Präzisions- mit 0.1%) die
> richtige Empfehlung.

100% ack.

Das kann man sicher mal machen, aber grundsätzlich gilt, eine 
Referenzspannung nehme ich auch nur zu diesem Zeck.

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