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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Betragsbildung von DC


Autor: FreeMan (Gast)
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Hallo zusammen!

Ich hoffe, dass mir hier jemand weiterhelfen kann!!

Und zwar habe ich ein Monitor-Signal von -10...0...10V DC.
Für die weitere Verarbeitung muss ich da |Ua| daraus machen.

Habe es mit einem einfachen Full-Wave-Gleichrichter mit LM324 + Dioden
4148 versucht, aber da habe ich dann einen Offset im Bereich von
0..0,6V und oben bei ~8,6..10V. Im Anhang ist die Schaltung + einen
Graph der Simulation (Grün ist das Eingangssignal, Braun der Ausgang).

Es kann aber auch passieren, dass das Monitorsignal ca. von
-8,5...0...11V reinkommt. d.h. das Verhältnis Positive/Negative
Halbwelle sollte einstellbar sein und auch die Verstärkung damit ich
auf 10V raufkomme.

Die Versorgung des OPs ist +-15V.

Mir stehen einige andere OPs auch zur Verfügung wenn nötig...

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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es gibt diese Trickscshaltung mit OP und Transistor, der die Verstärkung
des OP von +1 auf -1 umschaltet. Ein Komparator dazu der den Tarnsistor
schaltet - fertig.

Autor: Dietmar (Gast)
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@FreeMan:

Ist ja erbärmlich, daß dir hier bisher niemand helfen konnte!
Schöne Analogtechnik, mit Teufel im Detail.

Nun, mir ist die Präzisionsgleichrichterschaltung durchaus bekannt,
finde sie im Moment auf die Schnelle nur nicht mehr in meiner
Literatur.

Kennst du eigentlich PSPICE? Super-Analogsimulator, Industriestandard,
davon habe ich die Demo-Version. Werde dort die Schaltung um OP1 herum
mal isoliert simulieren.

Parallel dazu, solltest du die Schaltung mal links von R3 und P2
auftrennen, damit die Gleichrichterschaltung mit OP1 separat läuft.
Verstärkung sollte dann |1| sein!
Da kann man schrittweise analysieren.
Kannst du den Eingangsspannungsbereich mal langsam komplett durchfahren
und am OP-Ausgang bzw. hinter R2 messen?

Hast du die Gleichrichterschaltung aus zuverlässiger Quelle?
Ich habe den Verdacht, daß sie nicht ganz in Ordnung ist.

Nach der Simulation, melde ich mich wieder.

Gruß

Dietmar

Autor: Dietmar (Gast)
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sorry, wollte das Simulationsschaltbild mal hochladen...

Gruß

Dietmar

Autor: Dietmar (Gast)
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@FreeMan:

Jetzt hab ich es heraus:

Deine Schaltung ist nicht ganz in Ordnung.

Habe die Schaltung um OP1 modifiziert, siehe Dateianhang.
Damit wird jetzt wenigstens mal der negative Betrag der
Eingangsspannung gebildet.

Für den positiven Betrag, muß noch ein Invertierverstärker mit v = -1
nachgeschaltet werden, und davor noch eine Impedanzwandlerstufe mit v =
1.

Die Schaltung ist auch als kombinierter Addierverstärker machbar, mit
insgesamt 2 OP-Stufen, das spart 1 OP-Stufe.

Gruß

Dietmar

Autor: Dietmar (Gast)
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@FreeMan:

Durch Umpolung der Dioden, ergibt sich auch der positive Betrag und
bedarf keiner weiterer Umformung: siehe Dateianhang.

Gruß :-)

Dietmar

Autor: FreeMan (Gast)
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Vielen Dank für die Hilfe!

Habe das ganze mal mit einem LM324 aufgebaut.

Leider habe ich auch hier die Probleme mit Negativer Eingangsspannung
(-8,8V...-10V). Postiv funktioniert es Super (Da wird ja nicht über den
OP gegangen).

Wenn ich an der Verstärkung rumdrehe, erreiche ich zwar die -10V aber
die Linarität ist weg.

Liegt das am OP LM324?
Hab hier noch OP07, TL07x und einige weitere. Leider aber keinen LF411.
Bin in gerade in einer Firma in die Elektronik-Entwicklung eingestiegen.
Also an Bauelementen gibt's hier einiges.

Zur Erklärung:
Derzeit wurde das Monitorsignal (UM-NEG/UM-POS) per Relay umgeschaltet.
Dies möchte ich mir jetzt Ersparen. Mit natürlichst wenig Aufwand.
Schaltung verändert sich, aber der Platz natürlich nicht... So wie die
Schaltung von Dietmar (Bild 3) wär schon gut.
Habe es auch mit einem AD536 RMS-Bildner probiert. Leider ist mit dem
unter 10Hz nichts anzufangen... Frequenz ist eigentlich 0.

FreeMan

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Die Schaltungen sehen alle etwas seltsam aus, die Diodenstrecke wird
nicht sauber wegkompensiert
Zum "Präzisionsgleichrichter" findet Google auf Anhieb:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaere...
das sieht mir etwas bekannter aus. Die von mir genannte
Transistor/OP-Schaltung ist ebenfalls gezeigt

Autor: bert (Gast)
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Hallo!

Versuchs mal mit analogmultiplizierer

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Welche Frequenzen hat denn das "Monitorsignal"? das sind doch
hoffentlich keine Videosignale, die der lahme LM324 verarbeiten soll?

Autor: FreeMan (Gast)
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Frequenz ist eigentlich =0.
Es handelt sich um ein Monitor Signal von einem
DC-Hochspannungsnetzteil:
0....2000V entspricht 0...10V

Wenn jetzt natürlich die Polarität umgeschaltet wird, wird auch das
Monitor Signal negativ.

Werd das mit dem "Umschalter", einen BS170 mal testen.

Danke auf jeden Fall für eure Hilfe!!

FreeMan

Autor: FreeMan (Gast)
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Man O Man!

Hab mit dem BS170 die Schaltung aufgebaut. Und was sehe ich da... bei
-10V Eingang kommt max. +9,5V am Ende raus.

Schlußendlich bin ich mit dem Oszi draufgekommen, dass es Störungen
sind und ich mit dem Fluke den Mittelwert gemessen habe. Argh...!!

Deswegen habe ich die Schaltung von Dietmar (Bild 3) nochmal aufgebaut.
Und siehe da - es funktioniert!!

Vielen Dank für eure Hilfe!

mfg
FreeMan

Autor: Dietmar (Gast)
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@FreeMan:

Ich hoffe, du hast die Schaltung nicht neu layoutet und fertig! Wirf
deine alte Schaltung mal bloß nicht über Bord, habe die gerade
vollständig im Simulator, und die funktioniert jetzt allerbestens.
Daher verstehe ich noch immer nicht recht was in deiner Schaltung nicht
stimmt. Vor allem deswegen nicht, da die Frequenz der Rampenspannung bei
0,2 Hz liegt, also fast Gleichspannung. Dem Datenblatt nach, entspricht
der 324 allen Anforderungen. Kann es nicht auch ein Verdrahtungsfehler
an irgend einem Bauteil sein? Oder hat eine der beiden
Versorgungsspannungen weniger als etwa 14V?

Der Gleichrichter funktioniert nur in Verbindung mit der gesamten
Schaltung, also nicht unabhängig.

Werde neue Schaltung und Probe (Ausgangsspannung in Abhängigkeit der
Eingangsspannung) als Dateianhang posten. Ist jedoch erst mal eine
reine DC-Simulation.

Nun, entgegen einiger Meinungen, funktioniert sogar die von mir
gepostete Schaltung von Samstag (Bild 3) einwandfrei. Da ist keine
Nichtlinearität der Dioden mehr zu sehen. Die hab ich in gängiger
Fachliteratur gesehen. Seltsamerweise hat diese Schaltung eine
Kuriosität, steuert der OP aktiv nur bei negativer Spannung, die
positive Spannung gelangt direkt über die 2 Widerstände an den Ausgang.
Schaltet man einen Impedanzwandler nach, macht die keine Probleme. Evtl.
bei hohen Frequenzen schon!

Es gibt da wohl viele Variationen in der Schaltungstechnik. Je nachdem,
für welchen Zweck und mit welchem Aufwand man was benötigt.

Die Probleme können sicher vom OP her stammen: Erstens, können die
Ausgänge von Standard-OP nur bis etwa 2V unterhalb der
Betriebsspannungen aussteuern. Und dann verliert man bei der
Gleichrichterschaltung zusätzlich auch noch die Diodenspannung.

Beim LM324 ist mir aufgefallen, daß manche Hersteller den für einfache
(LM324N Intersil) und manche für duale Spannungsversorgung (LM324 TI)
anbieten. Konnte bisher jedoch nicht ausfindig machen, wie sich diese
unterschiedlichen Angaben bemerkbar machen, bzw. ob das eine reine
Definitionsfrage ist und kein Unterschied besteht.

Gruß

Dietmar

Autor: Dietmar (Gast)
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... und zur Schaltung auch das Probe aus der Simulation.

Gruß

Dietmar

Autor: Uwe Nagel (Gast)
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Ihr habt die Funktionsweise der ursprüglichen Schaltung nicht
verstanden, oder?
Ich versuch sie mal zu erklären:
Der OP1 bemüht sich die Spannung an seinem Minus-Eingang gleich der an
seinem Plus-Eingang zu halten, also auf 0V. Ist die Eingangsspannung
positiv, fliest ein positiver Strom durch R1 in den Knoten am
Minus-Eingang. Damit hier die 0V erhalten bleiben muss der OP mit einem
gleichgrossen negativen Strom gegenhalten. Dieser Strom kann nur durch
die obere Diode fliessen und erzeugt am Widerstand R2 eine Spannung von
-VG1. Ist VG1 aber negativ, fliesst der Strom durch die untere Diode zum
Eingang, durch R2 fliesst nichts, also liegt an ihm 0V.
Die Schaltung um OP2 addiert nun die Spannung an R2 und die
Eingangsspannung, wobei die Spannung an R2 doppelt gewichtet wird, da
R3=(P2+R5)/2. Zusätzlich invertiert er diese Summe.
VG1>0 : VM1=-(VG1-2*VG1) = VG1
VG1<0 : VM1=-(VG1-2*0) = -VG1
P2 dient also zum genauen Einstellen der 20k, nicht zum Verschieben der
mittleren Spannung, kommt daher der beobachtete Offset?!

Dietmar's Schaltung geht auch, ist aber nur ein Einweg-Gleichrichter
und ist am Ausgang nicht belastbar. Statt einem Impedanzwandler einen
Addierer zu nehmen macht daraus den ursprünglichen
Vollweg-Gleichrichter.

Hoffentlich habe ich jetzt nicht für noch mehr Verwirrung gesorgt....

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