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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Instumentenverstärker Ausgang - Problem


Autor: Geronix Elektronix (geronix)
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abend zusammen,


ich hab ein Problem mit dem Ausgang des Instrumentenverstärkers 
INA114AP.

Zur Schaltung; Sie dient als Ansteuerung für Zündspulen im Betrieb bei 
uns und soll eine ältere Schaltung ersetzen bei dem die Bauteile so alt 
sind, dass gar keine Infos dazu gibt.

BD 901 ist ein Darlington-Transistor (Datenblatt dazu: 
http://pdf1.alldatasheet.net/datasheet-pdf/view/16...)

BUX48 ist ein Leistungstransistor (Datenblatt dazu: 
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/motorola/BUX48.pdf )

TTL 5V ist ein Frequengenerator mit 50Hz und mit einem Impuls von 2ms - 
3ms.

Die 12V an der Zündspule (gezeichnet als Induktivität) sind einstellbar 
von 0-15V. Wodurch somit der Strom durch die Spule eingestellt wird.

Funktion der Schaltung: T1 liefert den hohen Basisstrom für BUX48 und 
Schatet ihn ein und aus, je nach Signal vom TTL. Bei Low-Signal sperrt 
T1 und auch T2. Durch diesen plötzlichen Stromunterbrechung entsteht 
eine hohe Induzierte Kollektorspannung an UCE des T2. Diese Spannung 
soll geregelt werden während der Abschaltzeit. Dafür ist ein 
Instrumentenverstärker vorgesehen der bei überschreiten einer bestimmten 
UCE - Spannung T2 wieder durschaltet.

Funktion von INA114AP: Ue+ ist mit einem Spannungsteiler verbunden der 
von der Kollektorspannung abhängig ist. Zum Beispiel bei 300V UCE ist 
Ue+ 3V. Ue- ist ebenfalls mit einem Spannungsteiler verbunden welches 
durch ein Poti regelbar ist. Bei einer bestimmten Differenzspannung soll 
Ua so groß werden, dass BD 901 wieder durschaltet und somit T1 auch. 
Wodurch die Energie der Induktion mittels einem erneutem Stromfluss 
durch T1 Kollektorkreis abgebaut wird und die Klemmenspannung UCE somit 
begrenzt.

Die errechneten "Soll - Spannungen" von Ue+ und Ue- sind am Oszi zu 
sehen. Die Schaltung funktioniert auch so wie erwünscht bis auf die 
regelbar UCE Spannung.

Jetzt zu meinem Problem: Die Formel für die Verstärkung G ist laut 
Datenblatt: G = 1 + (50k/Rg). Ich verwendete als erstes für Rg 50k und 
bei einer Differenzspannung von 2V war am unbelastetem Ausgang am Oszi 
7V zu sehen. Müsste am Ausgang nicht 4V zu sehen sein? Hab ich irgendwo 
ein Fehler gemacht oder Datenblatt falsch verstanden?

Das zweite Problem und das eigentliche Hauptproblem ist: Wenn ich den 
Ausgag vom OPV an die Basis des BD901 liege erhalte ich nur noch eine 
Maximale Ausgangsspannung von 1,8V ungefähr. Also die Spannung bricht 
total zusammen so wie ich das Verstehe. Nur weiß ich nicht wie ich 
dieses Problem beseitigen kann? Wäre für ein Ratschlag oder Tipp sehr 
sehr dankbar.

Ich bedanke mich für die Antworten.

mfg
geronix

Autor: yalu (Gast)
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Pin 5 des INA ist offen.

Autor: yalu (Gast)
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Obiges war zum Problem 1.

Problem 2: Wenn das TTL-Signal low ist und der Ausgang des INA eine
positive Spannung liefert, fließt ein hoher Strom vom INA-Ausgang über
D2 zum TTL-Ausgang ab.

Autor: Geronix Elektronix (geronix)
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hallo

danke für deine Antwort.

Ich dachte Pin 5 verwendet man nur wenn man eine Referenzspannungquelle 
hat? Also etwas zum vergleichen? -Kann ich denn Pin 5 auf Masse legen? 
Bzw. zu was dient Pin 5?

Zu Problem 2: Das heißt also wenn ich ne Diode vor TTL eingang legen 
würde wäre das Problem behoben, wäre das so richtig?

bedanke mich nochmal herzlichst!

mfg
Geronix

Autor: yalu (Gast)
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> Ich dachte Pin 5 verwendet man nur wenn man eine Referenzspannungquelle hat?
> Also etwas zum vergleichen? -Kann ich denn Pin 5 auf Masse legen? Bzw. zu was
> dient Pin 5?

Mit Pin 5 (Ref) wird der Nullpunkt des Differenzverstärkers festgelegt,
d.h. es wird dort diejenige Spannung angelegt, die am Ausgang erscheinen
soll, wenn die Spannungsdifferenz zwischen den Eingängen 0 ist. Wird der
INA symmetrisch versorgt, also bspw. mit ±12V, legt man Ref meist auf
Masse, so dass am Ausgang die verstärkte Spannungsdifferenz offsetfrei
zur Verfügung steht.

Du versorgst den INA aber mit +12/0V. Damit reichen die möglichen Aus-
gangsspannungen von etwa +0,8V bis +11,2V. Für typische Instrumentenver-
stärkeranwendungen wäre Ref=0V unsinnig, da damit sehr kleine Spannungs-
differenzen unterhalb von 0,8V/G gar nicht messbar wären. In deinem Fall
ist das nicht so schlimm, da die Transistoren unterhalb von etwa 2,1V
sowieso sperren, so dass es keinen Unterschied macht, ob der INA 0V oder
1V liefert. Beachten solltest du aber den Eingangspannungsbereich (Input
Common-Mode Range), der ebenfalls nicht bis 0V herabreicht. Leider ist
dieser im Datenblatt nur für ±15V angegeben.

> Zu Problem 2: Das heißt also wenn ich ne Diode vor TTL eingang legen
> würde wäre das Problem behoben, wäre das so richtig?

Ja, das könnte so gehen.

Und noch etwas: Da du den INA nicht als Messverstärker, sondern eher als
eine Art Komparator betreibst, wäre zu überlegen, ob ein gewöhnlicher
Single-Supply-Operationsverstärker wie bspw. der LM358 die Aufgabe für
weniger Geld nicht mindestens so gut erfüllt.

Autor: Geronix Elektronix (geronix)
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Danke zuerstmal.
Habs nun Pin 5 auf Masse gelegt und ne Diode vor TTL Eingang geschaltet. 
-> Klappt nun einigermaßen obwohl noch paar Probleme bestehen.

> Beachten solltest du aber den Eingangspannungsbereich (Input
> Common-Mode Range), der ebenfalls nicht bis 0V herabreicht. Leider ist
> dieser im Datenblatt nur für ±15V angegeben.

Danke für den Tipp. Meine Eingangsspannungen (Ue- eigentlich) sollten 
von 0,5 bis 4V betragen. Dann müsste ich wohl Versorgungsspannungen auf 
+12V/-12V legen.

> Und noch etwas: Da du den INA nicht als Messverstärker, sondern eher als
> eine Art Komparator betreibst, wäre zu überlegen, ob ein gewöhnlicher
> Single-Supply-Operationsverstärker wie bspw. der LM358 die Aufgabe für
> weniger Geld nicht mindestens so gut erfüllt.

Was die Kosten angeht für INA hast du recht. Eine andere alternative 
wäre mir auch lieber. Nur ich kenn mich mit LM358 bzw. 
Single-Supply-Operationsverstärker nicht aus. Besser gesagt ich weiß 
nicht wie ich den LM358 für meine Bedingungen zu Nutzen machen könnte.

Was anderes: Meine Eingangsspannung Ue+ bricht von 4V auf ungefähr 3V 
wenn ich vom Spannungsteiler auf Ue+ gehe. Könnte es sein, dass die vom 
Spannungsteiler gewählten Widerstände (10k) zu hoch sind?

Bedanke mich.

mfg
geronix

Autor: Ich (Gast)
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Wenn es nur um den Schutz des BUX48 geht dann eine Diode 1,5KE300 in 
Reihe mit einem Widerstand ca. 100 Ohm/ 5Watt und das ganze parallel zu 
C-E des BUX48. Man darf nur nicht vergessen das beide Maßnahmen zur 
Verringerung der sekundären Spannung führen.

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