Hallo liebes Forum
Ich möchte aus einer Rechteckspannung 0-5V bei 40kHz eine
Rechteckspannung von ca. +-20V machen. Für einen OPAMP dürfte das ja
kein Problem sein!
Also fix einen OPAMP rausgesucht und simuliert... (Siehe Anhang)
Der LT1078 ist laut Datenblatt für +-22V ausgelegt. Rail-to-Rail hat er
zwar nicht, aber ich muss die +-20V aus nicht 100%ig genau erreichen.
Als Schaltung reicht mir auch ein einfacher Komparator, ohne definierte
Hystherese, da das Rechtecksignal von einem µC erzeugt wird.
Interessant ist aber, warum die simulierte Ausgangsspannung so aussieht
wie sie aussieht. Da ich nicht weiß, warum der Ausgang sich so verhält,
weiß ich auch nicht, nach was für einem OPAMP ich nun suchen muss.
Wenn ich Spice das Ganze mit einem "Universal OP" simulieren lasse,
funktioniert die Schaltung.
Könnte es mit der Sättigung zusammenhängen?
Sollte ich die Schaltung lieber als 8fach Verstärker auslegen?
Die 40kHz sind für einen OPAMP ja eigentlich auch noch keine Hausnummer?
Kleiner Tipp:
Operationsverstärker-Grundschaltung (Nicht-)Invertierender Verstärker
anschauen und am besten versuchen die Theorie dahinter zu verstehen.
F. K. schrieb:> Für einen OPAMP dürfte das ja> kein Problem sein!
warum Suchst Du dir dann ausgerechnet einen soo langsamen OP aus?
"0.07V/µs Slew Rate"
Gruß Anja
Die Slew-rate ist zu niedrig. Such dir einen Komparator mit höherem
Stromverbrauch. LM393 oder gar LM311. Ab 40V wirds aber eng mit der
Auswahl möglicher Typen.
Der Mittelwert der Rechteckspannung liegt bei 2,75V. Da der Opamp bei
dieser Frequenz nicht folgen kann verhält sich der Opamp so als ob da
2,75V am -Eingang sind. Da am +Eingang 2,5V sind, geht der Ausgang auf
-20V.
Mit dieser PULSE-Einstellung hast du im Mittel (12,5u+12,5u/10) als
Einschaltzeit.
PULSE(0 5 0 0 0 12,5µ 25µ)
Es ist es besser die Anstiegszeit anzugeben. Hier ein Beispiel mit exakt
50% Einschaltzeit.
PULSE(0 5 0 100n 100n 12.4µ 25µ)
@Helmut S.:
Danke für den Tipp, ein besseres Rechteck hinzubekommen.
@Abdul K.:
Danke für die Typen. Ich schau sie mir mal an. Die wird blos Spice
wahrscheinlich nicht onboard haben.
@die Anderen:
Danke für die Antworten.
Mein OPAMP ist also zu langsam. Ich hätte nicht gedacht, dass es OPAMP
gibt, denen 40kHz schon zu schnell ist. Ich war schon froh, überhaupt
einen Typen zu finden, der +-20V mitmacht. :)
Um nun eine geeignete SlewRate zu bestimmen, würde ich rechnen:
40kHz -> T=25µs -> da zwei Flanken pro Periode 12,5µs
Würde ich 40V/12,5µs rechnen, hätte ich eine Dreieckspannung.
Daher würde ich nun den Faktor 10 draufpacken, um zu einem annehmbaren
Rechteck zu kommen:
40V/12,5µs -> 3,2V/µs*10 -> 32V/µs
Bevor ich nun zig Datenblätter wälze...ist 32V/µs ein gängiger Wert nach
dem ich suchen kann oder habe ich mich verrechnet?
Weil die Ultraschall Kapsel, die an den Ausgang kommt, das abkann und
mein Gedanke war, ein möglichst starkes Signal zu erzeugen.
Wenn +-18V oder +-15V OPAMP besser zu finden sind, pass ich eben meine
Spannungsquelle an.
Es gibt auch einige 60V und mehr Komparatoren äh ich sah OpAmps. Im
Prinzip kann man auch einen OpAmp dafür nehmen, der ist dann aber
langsamer (Wenns überhaupt hier eine Rolle spielt).
Oder bei einem Piezo per Resonanz oder Trafo höhere Spannung erzeugen.
Und wozu ein Komparator, wenn die zweite Spannung sich nie verändert?
Oder ein Komparator und danach ein Levelshifter.
F. K. schrieb:> Weil die Ultraschall Kapsel, die an den Ausgang kommt,
Die stellen eine deutlich kapazitive Last dar, das kann Ärger mit dem
Opamp geben.
F. K. schrieb:> Weil die Ultraschall Kapsel,
Da ist ein OPAMP der falsche Ansatz.
Eher ein MOSFET-Treiber.
Am besten 2 Stück im Gegentakt-Betrieb.
Gruß Anja
Danke für die Tipps
Mit dem Hinweis auf die kapazitive Last der Ultraschall Kapsel habe ich
nochmal ins Datenblatt geschaut. Ich hatte mich auch schon gefragt, wie
man die Last wohl berechnet.
Eine der wenigen Angaben im spartanischen Datenblatt lautet:
2200pF bei 1kHz (auch schon lustig, wenn die Kapsel für 40kHz ausgelegt
ist)
Kann ich nun einfach sagen:
Xc = 1/(2*PI*1kHz*2200pF) = 72kOhm
oder muss ich rechnen:
Xc = 1/(2*PI*40kHz*2200pF) = 1,8kOhm
Hat so eine Kapsel noch einen relevantn ohmschen Anteil?
F. K. schrieb:> Eine der wenigen Angaben im spartanischen Datenblatt> lautet: 2200pF bei 1kHz (auch schon lustig, wenn die> Kapsel für 40kHz ausgelegt ist)
Das ist nicht lustig, sondern üblich. Kapazitäten werden
oft bei 1kHz oder 1MHz gemessen; netterweise steht die
Messfrequenz dabei.
> Kann ich nun einfach sagen:> Xc = 1/(2*PI*1kHz*2200pF) = 72kOhm
Das gilt offensichtlich bei der Messfrequenz von 1kHz.
> oder muss ich rechnen:> Xc = 1/(2*PI*40kHz*2200pF) = 1,8kOhm
Das gilt offensichtlich bei der Einsatzfrequenz von 40kHz.
> Hat so eine Kapsel noch einen relevantn ohmschen Anteil?
Akustisch relevant: Ja, natürlich. Der Anteil, bei dem
Strom und Spannung in Phase ist, ist der Anteil, der
Schallleistung abstrahlt. Ein reiner Blindwiderstand kann
definitionsgemäß keine Wirkleistung abgeben.
Elektrisch relevant: Hmmm, eher nicht. Die Kapazität
dominiert normalerweise. Der Phasenwinkel ist halt kleiner
als 90°, weil ein gewisser reeller Anteil da ist. Wenn man
die Stromergiebigkeit der Quelle nicht zu knapp auslegt,
passt das schon.
Danke für die Erläuterung.
Die Angabe in der Schreibweise:
Capacitance at 1kHz: 2200pF
suggeriert mir, dass die Kapsel bei 40kHz eine andere Kapazität haben
müsste. Deshalb meine Verwirrung.
In der Simulationsschaltung fehlt natürlich der Piezo als Abschluß.
Aber wo bekommt man die Zweipolsimulation dieses Piezos her ?
Wie sieht der Zweipol eines theoretischen Piezos und eines
praktischen Piezos aus ?
Mosfets statt Opamp verwenden.
Da braucht man halt noch mehr Bauteile.
Die Kapazität ändert sich bei anderer Frequenz nicht, die Induktivität
auch nicht. Über den ESR wird die Wirkleistung umgesetzt.
Modelle für solche Kapseln findet man im Internet an einigen Stellen.
Oder eben selber messen.
Spicesimulation.png
(110 KB)
