Hallo zusammen, ich arbeite mich zur Zeit selbstständig in das große Gebiet der Analogelektronik ein, hab auch schonmal hier und da was kleineres zusammengebastelt. Nun möchte ich mal einen Komparator "bauen" (könnte man sinnvoll mit in Kombination mit MCU einsetzen). Natürlich könnte ich jetzt bei Farnell einfach einen kaufen, gibts ja wie Sand am Meer. Das ist aber nicht Sinn der Sache, es geht für mich eher um das Verstehen. So: also wenn ich da jetzt zum Beispiel einen Temperatursensor (oder ein DAC oder sonst was) drannschließe, dann ist das jetzt meiner Vorstellung nach ein Transistor, der erst bei einer bestimmten Eingangsspannung schalten darf. Ich weiß allerdings nicht genau, wie man die Referenz festlegen kann. Man muss ja die Spannung so lange von der Basis "fern halten", bis > VRef anliegt. Vielleicht irgend eine Art von Spannungsteiler? Zumindest bei fester Referenz? Der Rest sollte nur noch der eine Transistor sein, oder funktioniert das gar nicht so einfach? Ich setze die Referenz einfach mal auf 3,3V / 2, wobei am Ausgang vom Komparator dann 3,3V anliegen sollen. Hat schonmal jemand sowas gebaut, also möglichst einfach? Viele Grüße Christian
Christian M. wrote:
> oder funktioniert das gar nicht so einfach?
Nein, das funktioniert nicht so einfach. Übliche Analog-Komparatoren
(die brauchbare Schalteigenschaften haben) sind nichts anderes als
Operationsverstärker, die speziell für einen Betrieb in der Sättigung
(also ohne Rückkopplung, eine geringfügige Potenzialdifferenz an den
Eingängen sorgt bereits für Vollaussteuerung) vorgesehen sind. Ein
normaler OPV würde durch das Aufsteuern in die Sättigung sehr langsam,
so dass bei dedizierten Komparatoren maßnahmen dagegen getroffen werden,
um die Schaltgeschwindigkeit zu optimieren.
Du könntest Dir aber in einem Datenblatt eines handelsüblichen
Analog-Komparators mal den internen Aufbau ansehen und ansatzweise
versuchen, ihn zu verstehen. Es ist nicht ganz trivial, es gibt aber
einfache Grundschaltungen, die für "anspruchslose" Anwendungen
ausreichen, wenn es nicht auf Dinge wie saubere Schaltflanken,
Geschwindigkeit ankommt. Such mal nach Verstärker-Grundschaltungen...
EDIT:
OK, Klaus2 hat ja schon den Link gepostet. Da sind besagte
"Grundschaltungen" recht gut beschrieben.
Schau mal nach "Schmitt-Trigger", die Grundversion besteht aus 2 Transistoren.
Andrew Taylor wrote: > Schau mal nach "Schmitt-Trigger", die Grundversion besteht aus 2 > Transistoren. Richtig, für seine Anwendung mit einem Sensor ist natürlich eine Hysterese von Vorteil...
Muß die Genauigkeit hoch sein? Wenn nicht, und der Übergang auch nicht scharf ausgeprägt sein muß, dann ist eigentlich schon ein einfacher Transistor bereits ein Comparator. Z.B. Z-Diode von E gegen Masse, so daß Schaltspannung=Ube+Uz. Und C über einen R paar kOhm) gegen +. Ansonsten das Prinzip, wie von Klaus2 vorgeschlagen ...
Jens G. wrote: > Z.B. Z-Diode von E gegen Masse, so > daß Schaltspannung=Ube+Uz. Und C über einen R paar kOhm) gegen +. > Ansonsten das Prinzip, wie von Klaus2 vorgeschlagen ... Naja, ob er jetzt zwei Transistoren oder einen Transistor und eine Z-Diode nimmt, macht nicht den großen Unterschied. Und Variante 1 (Verstärker-Grundschaltung) schaltet doch deutlich sauberer...
die zwei Updates vor mir hatte ich noch gar nicht gesehen - war also nicht als Antwort darauf gedacht. Wollte eigentlich damit nur andeuten, daß man auch mit einfachsten Prinzipien "komparieren" kann - irgendwelche Grund-Eigenschaften wurden ja nicht vorausgesetzt ;-) Achja, um bei meinem Beispiel zu bleiben: ein über Basis-R nachgeschalteter pnp-Transistor mit Collector-R gegen Masse ergibt ein ordentliches masse-bezogenes Ausgangssignal. Und mit einem hochohmigen R (hochohmig gegenüber dem Quellen-Widerstand) vom 2. Collector zurück zur ersten Basis ergibt einen Comp. mit Triggerverhalten.
wow, 3 stunden weg und schon so viele Antworten ;) Danke! die Genauigkeit spielte erstmal keine Rolle, ich wollte mich eigentlich nur mal mit der Materie auseinadersetzen, genauer gesagt wollte ich endlich mal Wissen, wie das alles im Detail funktioniert. Zum Beispiel wie ein ADC intern arbeitet, das ist für mich momentan einfach ein IC mit dem ich viel zu tun hab, wo ich ein Signal reingebe und 8/10/12 Bit rausbekomm (so grob). Traurig, aber leider wahr.. Aber da brauch ich nicht mit OpVerstärker anfangen wenn ich nicht weiß was das genau ist. Ich komm aus der 0/1 Welt (Informatikstudent) und kenn mich mit Digitalelektronik gut aus, nur im analogen haperts leider sehr. Ziel war es für mich, klein anzufangen. Also kleine, überschaubare Schaltungen aus Widerständen, Kondensatoren und Transistoren und was man sonst noch so als "Grundbausteine" bezeichnen mag, aufzubauen und zu verstehen, und damit größeres zu Bauen, wie jetzt den Komparator. Aber naja, wenn man schon aus "Variante 1" nicht im Ansatz deuten kann wie man den bauen soll, ist das mehr als schlecht. Sry, so trivial eure Vorschläge auch sein mögen, ich kanns leider nicht umsetzen... Trotzdem Danke. Grüße
OK, um die zwei-Transistor-Verstärker-Grundschaltungen zu verstehen muss man natürlich erst verstanden haben, wie ein Transistor funktioniert. Dann ist das kein Problem mehr... Das Elektronik-Kompendium bietet aber auch zu dem Thema Informationen.
Naja, also die Funktionsweise eines Transistors ist ja schon klar, wir alle haben ja das typische Bild mit p oder n dotierten Source und Drain, der dünnen Schicht Gateoxid und dem Gate an sich im Kopf, wobei das Oxyd eine Isolation zwischen Source und Drain darstellt und durch das Anlegen von elektr. Ladung am Gate.... Das muss ich nicht weiter Ausführen. Nur die Frage ist: was Gewinn ich aus der Schaltung? Was ist der Witz dabei, wenn ich an E1 Spannung anlege und E2 gegen Masse. Klar, dann fließt primär erst einmal Strom von +Ub über RC1, T1, RE nach -UB. Woher die Differenzspannung Ua kommt ist auch klar, wenn man bedenkt, dass T2 sperrt und somit keine direkte Verbindung zu -UB besteht und somit Potentialunterschied entsteht. Nur: Wo ist der Witz bei der Sache? Wie kann ich das effektiv nutzen?
Editieren geht wohl nicht... aso, ich kann ja A0 und A1 nutzen.. wenn beide Transistoren gleiche Spannung am Gate haben und schalten, dann hab ich da kein Potentielunterschied, also E1 = E2. in dem vorherigen Fall war E1 > E2 und ich kann das an A erkennen, je nach dem "in welche Richtung der Strom fließt", oder? Und da die Verstärkung der Transistoren da auch noch mit einspielt, müsste das ja schon fast ein Komparator sein, ich muss nur noch den Strom begrenzen, also schauen dass ich keine negative Spannung am Pin vom Controller habe
Es wäre jetzt sehr hilfreich, wenn du deiner Beschreibung noch eine passende Skizze hinzufügen könntest.
>Nur: Wo ist der Witz bei der Sache? Wie >kann ich das effektiv nutzen? Wenn du die Spannung an E1 kleiner als GND machst, dann wird das Potential an den Ausgängen vertauscht, d.h. A1 geht auf HIGH und A2 auf LOW. Das ist schon dein Komparator. Immer wenn sich die Potentialdifferenz von E1 zu E2 umkehrt, tut dies auch die Differenz von A1 und A2. >wenn beide Transistoren gleiche >Spannung am Gate haben und schalten,dann hab ich da kein >Potentielunterschied, also E1 = E2. Das ist ein Sonderfall, dann kommst du in den linearen Bereich. In letzter Konsequenz gilt das für jeden Komparator. Wie empfindlich das ist, hängt von der verfügbaren Verstärkung (mehrstufiger Aufbau) ab. Bei käuflichen Komparatoren ist diese so hoch, dass bereits das geringste Rauschen ein ständiges Umschalten bewirkt. Deshalb gibt man dem auch eine Hysterese, indem man eine geringe Mitkopplung einführt. Vielleicht solltest du dir doch die Komparatorschaltungen mit den ICs anschauen - z.B. die Applikationsbeispiele in den Datenblättern. Ein Vergleich zu der Schaltung im Link wäre dann z.B. + --> E1 (E2) - --> E2 (E1) Out--> A2 (A1) Wenn du an E1 einen Ausgang eines Sensors anschließen willst, dann musst du die gewünschte Schwelle an E2 festlegen. Das ist der Referenzpunkt für das Umschalten.
ok, danke erstmal, ich denke ich versteh schon einiges mehr als vorher. Ich werds mal Aufbauen und mal mit dem Oszi messen, wie sich das so verhält. Mich würde noch interessieren, wie die ein-Transistor-Lösung genau aussehen würde, also wie man da dann eine Referenz bestimmen kann. Viele Grüße Christian
Jens G. wrote: > Z.B. Z-Diode von E gegen Masse, so > daß Schaltspannung=Ube+Uz. Und C über einen R paar kOhm) gegen +. > Ansonsten das Prinzip, wie von Klaus2 vorgeschlagen ... Sry, nochmal Doppelpost, hab mir das grad selbst erarbeitet, das müsste ja dann so sein: +V | - | | | | - | |---- OUT |/ IN--| |\ | ---- /\' <--- ZDiode -- | | -V Gibts da irgendwelche Formeln wie man die Bauteile am geschicktesten wählen soll oder basiert das im wesentlichen auf Try n' Error?
das ist natürlich sehr trickreich mit dem pnp. Welchen zweck erfüllt die Diode (D7) in Sperrrichtung am Drain?
No Drain no pain :-) Das ist ein bipolarer Tr. kein Fet. D7 ist die Freilaufdiode für das Relais. Das Relais wird bestromt wenn die Schwellspannung Ube + Uz überschritten wird. Geht in dem Fall nur mit PNP Tr. da über den emitter aus der Basis Strom fließt .
@Christian M. (charlie) >Jens G. wrote: >> Z.B. Z-Diode von E gegen Masse, so >> daß Schaltspannung=Ube+Uz. Und C über einen R paar kOhm) gegen +. >> Ansonsten das Prinzip, wie von Klaus2 vorgeschlagen ... >Sry, nochmal Doppelpost, hab mir das grad selbst erarbeitet, das müsste >ja dann so sein: > ... jo, so meinte ich es (noch ein R vor die Basis zur Strombegrenzung). Aber wie gesagt, das Ausgangssignal ist nicht direkt massebzogen - es schaltet nur zw. H=+V und L=Uz+Ucesat (ucesat ist die Sättigungsspannung des T - meist nur ganz wenige 100mV). Achja, wenn Du die Z-Diode (+Schutz-R) in die Basis mit einschleifst (und nicht in die Basis), ist das Problem mit dem relativ hohen L-Ausgangspegel auch gelöst (warum ich nicht eher drauf kam - nun ja .... ;-) Die Schaltung von Pillepalle ist auch ganz simple. Ist eigentlich nicht trickreich, sondern einfach ein T in Basisschaltung. D.h., das zu vergleichende Eingangssignal (U+) am Emitter muß letztendlich auch den Ausgangsstrom tragen (also den Erregerstrom des Relais)
Ok, danke, ich werde die genannten Möglichkeiten bei nächster Gelegenheit mal genauer analysieren. Der Uni-Prüfungsstress überwiegt nun leider langsam die bastlerei. Viele Grüße
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.