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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannungsregulator mit Zenerdiode oder Spannung anders regulieren?


Autor: Frank (Gast)
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Hallo,

ich habe letzte Woche hier schonmal in einem Beitrag nach 
Spannungsteiler gefragt. Das Problem ist, dass der jetzt leider nciht 
gut genug war.
Hier mein Problem:
Ich habe eine AD-Karte, diese hat bis zu 24bit (wirkliche Auflösung eher 
19-20bit) und bis zu 15 MS/s und verträgt Spannungen von -7 bis 7 Volt, 
kann -5 bis 5 auflösen. Außerdem habe ich einen Operationsverstärker der 
-12.5 bis 12.5 Volt ausgibt. Ich brauche also irgendetwas, dass mir die 
Spannung runterregelt, oder zumindest jede Spannung über 7 Volt 
abschneidet. Der Eingangswiderstand der AD-Karte ist 1MOhm, der 
Ausgangswiderstand des Operationsverstärkers ist mir leider nicht 
bekannt (dazu gibt es auch kein Datenblatt).
Ich habe versucht die Spannung mit einem simplen Spannungsteiler aus 
zwei Widerständer runter zu teilen, der hat aber leider wie ein Tiefpass 
gewirkt und bei Frequenzen von etwa 1 MHz die Spannung etwa halbiert.
Meine Frage ist jetzt, was die beste Möglichkeit hier ist meine Spannung 
zu regulieren. Meine nächste Idee wäre Zenerdioden gewesen, ich weiss 
allerdings nicht ob diese zu ungenau sind.
Vielen Dank für euren Rat!

Frank

Autor: Peter R. (pnu)
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Lege doch in die Spannungsversorgung des OP-Amp Z-Dioden, die sie auf 7 
V reduzieren. Zum Beispiel 5,6-V-Z-Dioden in die Zuleitungen für Vcc und 
VEE des OpAmp.

Dann begrenzt der OpAmp die Ausgangsspannung ohne im normalen 
Arbeitsbereich Fehler zu machen.

Autor: MaWin (Gast)
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Du musst dir überlegen, ob du die Spannung teilen willst, oder begrenzen 
willst, das macht nämlich einen Unterschied.

Bei 12.5V (oder 10V oder 8V) aus dem OpAmp, möchtest du 5V (oder 5V und 
5V) messen, oder möchtest du 5V, 4V, 3.2V messen ?

Bei 1V, 2V und 5V, möchtest du 1V (ode 2V oder 5V) messen, oder 0.4 
(bzw. 0.8 bzw. 2V) messen ?

Dann solltest du herausfinden, welche die maximale Quellimpedanz ist, 
bei der dein A/D-Wandler noch richtig misst, das steht im Datenblatt.

Dem OpAmp trauen wir mal zu, dass er 20mA liefert. Aber du musst 
nachschauen, ob er auch 1MHz mit 5V noch liefern kann, das geht nämlich 
nur mit einer Slewrate von mehr als 5V/us (vorausgesetzt der OpAmp 
verstärkt nicht wesentlich, aomsten noch mal ii idie GBW gain bandwith 
gucken und diese durch die Verstärkung teilen, kommt dabei wesentlich 
weniger als 5MHz raus, lag's nicht an deinem Spannungsteiler :-)

Autor: Frank (Gast)
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Das ist eine ziemlich gute Idee. Ich werde das auf alle Fälle mal meinem 
Professor vorschlagen. Das Problem ist, dass diese Verstärker speziell 
für uns gebaut wurden und ich deshalb nicht weiss ob ich darin 
rumpfuschen darf.

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,
Zener-Dioden haben parasitäre Kapazitäten (dürfte bei 7V je nach 
Leistung der Z-Diode so im Bereich um >=100 pF liegen).
-> Bringt eher eine Verschlechterung.

Du kannst versuchen den Spannungsteiler niederohmiger zu gestalten. -> 
parasitäre Kapazitäten wirken sich nicht so stark aus.

Falls das nicht geht, dann wie beim OSZI-Tastkopf parallel zu den 
Widerständen Kondensatoren schalten (Kompensation der Parasitären 
Kapazitäten). Die Kondensator-Werte dann im umgekehrten Verhältnis wie 
die Widerstandswerte dimensionieren und ggf. mit einem Trimmer 
abgleichen.

Autor: Frank (Gast)
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@MaWin
also, der Operationsverstärker wurde extra gebaut, damit er auch sehr 
hohe Frequenzen noch gut verstärkt. Auf dem Oszi sieht das auch alles 
gut aus, es lag also am Spannungsteiler.
Da ich den Gain am Operationsverstärker verstellen kann, ist es im 
Prinzip egal ob ich alle Spannungen über 7V abschneide oder die Spannung 
durch 2 teile, da ich am Ende beides mal die komplette Auflösung an der 
A/D-Karte zur Verfügung haben sollte.

Danke für die Antworten soweit!

Autor: Frank (Gast)
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danke auch an anja,

dan nscheidet die zener diode ja leider aus. Ich werde mir das mit den 
Kondensatoren mal genauer überlegen.

Autor: Peter R. (pnu)
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Das wesentliche am Vorschlag ist ja, dass die Z-Dioden nicht im 
Signalweg liegen sondern in der Spannungsversorgung des OP-Amp, da muss 
womöglich die Spannungsversorgung noch zusätzlich mit keramischen C's 
gepuffert werden.

Es kommt natürlich darauf an, ob der Op-Amp die reduzierte 
Spannungsversorgung verträgt.

Wenns um Spannungsbegrenzung geht, Schottky-Dioden an ca. 7V bzw. -7V 
hängen sind dann eine Lösung.

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,

Wenn schon Spannungsbegrenzung notwendig sein sollte dann bitte richtig:
Profis verwenden bei Analog-Schaltungen weder Schottky noch normale 
Dioden (wegen zu hoher Leckströme). Üblicherweise werden als Diode 
geschaltete Kleinsignaltransistoren oder sogar Sperrschicht-FETs 
verwendet.
Siehe z.B. hier:
[[http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaere...]]
oder Eingangsschaltungen von hochwertigen Multimetern ...

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