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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LM311 Schaltung an 5V, ein paar Fragen


Autor: tesla (Gast)
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Hallo,
ich möchte mit einem LM311N einen Nulldurchgang detektieren. Einige 
Funktionen sind mir nicht ganz klar.

Zunächst zur Schaltung:
- 5V einfache Versorgungspannung (!)
- Minus-Eingang über 330 zu 1 Ohm Spannungsteiler, d.h. da liegen ein 
paar mV an. Mit 10nF stabilisiert.
- Plus-Eingang mit zwei Dioden gegen V+/Ground Versorgung geklammert.
- Ausgang 1k zu V+.
- Mir ist klar, damit wird es nicht genau der Nulldurchgang, macht aber 
bei dieser Schaltung nichts.
- ca 250kHz Sinus mit ein paar 50 mV bis zu ein paar V auf Plus-Eingang 
(über 1k entkoppelt, damit die Dioden ggfs. klammen können).

So weit, so gut. Aber es funktioniert nicht zuverlässig - offenbar erst 
bei grösseren Signalen.

Fragen:
1)Reichen die paar mV am Minus-Eingang für ein sauberes Vergleichen oder 
wieviel sollten da mindestens sein? Kann man auch auf Ground legen, oder 
hat das nachteilige Folgen (Schwingen, Funktion)?
2) Was mache ich mit den Strobe/Balance Anschlüssen?
- Verbinden und schwebend lassen?
- Einfach beide schwebend lassen?
- An Masse oder Plus?
- Sonst was?

Habe mir die Datasheets und Apps angesehen, komme damit aber nicht 
allein klar.

Tips willkommen.

Grüsse

Autor: Michael (Gast)
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tesla schrieb:
> 1)Reichen die paar mV am Minus-Eingang für ein sauberes Vergleichen oder
> wieviel sollten da mindestens sein? Kann man auch auf Ground legen, oder
> hat das nachteilige Folgen (Schwingen, Funktion)?

Steht im Datenblatt (Input Voltage Range). Nein, das geht nicht. Nimm 
lieber einen Komparator, dessen Eingangsspannungsbereich auch GND 
einschließt. Z.B. den LM339.

Damit erübrigt sich auch die Frage nach dem Strobe-Eingang.

Autor: tesla (Gast)
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OK, jetzt sehe ich's. Hmm, ok,

Dann muss ich doch auf 2 Versorgungsspannungen gehen, an einen anderen 
IC komm ich jetzt nicht dran.

Danke.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Dann muss ich doch auf 2 Versorgungsspannungen gehen, an einen anderen
>IC komm ich jetzt nicht dran.

Nicht unbedingt. Du könntest es auch so wie im Anhang machen. Natürlich 
mit einem schnelleren Komparator als gezeigt. TINA hat da nicht so viel 
Auswahl...

Außerdem sollten die Spannungsteiler eventuell noch gefiltert und die 
ganze Schaltung deutlich niederohmiger gehalten werden.

Generell dürfte es aber schwierig werden, genau den Nulldurchgang zu 
treffen, weil

1. das Signal sehr klein ist und du schon ein paar mV für die Hysterese 
brauchst,

2. weil 250kHz ganze 4µsec Periodendauer bedeutet und du schon einen 
sehr sehr schnellen Komparator brauchst.

Kai Klaas

Autor: tesla (Gast)
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Hallo Klaus,
danke. Habe zwischenzeitlich dies mal mit dem LT1011 auch eingegeben und 
nun leicht abgewandelt, nachdem ich Dein Beispiel sah. Geht zumindest in 
der Simu. Den 10M hab ich jetzt ursprünglich nicht dringehabt, scheint 
aber zumindest in der Sim wenig Unterschied zu machen.

Habs mal angehängt. Danke.

Grüsse

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Das mit dem Filtern der Spannungsteiler habe ich eher so wie im Anhang 
gemeint.

Der Grund: Bei schnellen Komparatoren muß man mit den Caps an den 
Eingängen etwas vorsichtig sein. Am positiven Eingang sollte man ein 
positives Feedback vorsehen (hier 10M Widerstand). Einen Cap nach Masse 
sollte man hier dagegen vermeiden. Das bewirkt, daß beim Umschalten des 
Komparators der "+" Eingang gegenphasig zum Eingangssignal am "-" 
Eingang "gedrückt" wird und der Komparator dadurch schneller aus dem 
gefährlichen, weil instabilen, Umschaltbereich geführt wird. Etwas 
Streukapazität parallel zum 10M Widerstand ist dabei durchaus hilfreich.

Die Streukapazität vom Ausgang des Komparators zum "-" Eingang muß 
dagegen so klein wie irgend möglich sein, damit das Umschalten hier 
nicht kontraproduktiv zurückkoppeln kann. Eventuell hilft am "-" Eingang 
ein kleiner Cap nach Masse. Auf jeden Fall muß bei sehr schnellen 
Komparatoren die Impedanz vom "-" Eingang nach Masse möglichst 
niederohmig sein. (Nicht so wie im Anhang!)

Die Schaltung im Anhang ist nur schematisch gemeint, um zu zeigen, wo 
genau gefiltert werden sollte.

Kai Klaas

Autor: Michael (Gast)
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@ Kai Klaas, nur der Vollständigkeit halber:

An eine Schaltung ähnlich deiner hatte ich auch kurz gedacht. Allerdings 
funktioniert sie nur, wenn das zu messende Signal gleichspannungsfrei 
ist. Wenn das Signal z.B. ein Sinus mit DC-Offset oder einfach nur 
unsymmetrisch bezüglich der Zeitachse ist, wird die AC-Kopplung einen 
Fehler verursachen.

Autor: tesla (Gast)
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Hallo Klaus,
herzlichen Dank, das probiere ich jetzt erstmal in LTSpice und dann auf 
dem Steckbrett (in der Hoffnung, dass dieses die 250kHz noch mit macht). 
Die saubere Entkopplung der Speisespannung ist wohl wichtig, da diese 
von einem Schaltnetzteil kommt.

Hallo Michael,
mein Signal sollte gleichspannungsfrei sein (kommt von einem 
Stromwandler). Allerdings bin ich mir nicht sicher bzgl. Symmetrie zur 
Zeitachse - sollte bei Resonanz eigentlich gegeben sein.

Ich berichte.

Grüsse

Autor: tesla (Gast)
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OK, mal simuliert.

Ein Problem sah ich mit den angegebenen Widerstandswerten. Ich vermute, 
das war nur prinzipiell, um eine gewisse Hysterese einzubauen. Wenn ich 
das so nahm, hatte ich (zu) unterschiedliche duty im Ausgang. Ich hab 
jetzt mal einfach beide Teiler auf 10k/10k gesetzt, wobei die Frage ist, 
ob dies in der Wirklichkeit dann so sauber funktionieren wird. Damit hab 
ich dann ein 50% duty im Ausgang, unabhängig, ob mein Signal nun 0.2A 
oder 5A hat.

Ich stecke das jetzt mal auf, mal sehen.

Autor: tesla (Gast)
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Klappt einwandfrei, bis jetzt.

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