Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik OPV-Ausgang auf GND bringen (GND-Offset korrigieren)


von Karl (Gast)


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Hallo,


z.Z. benutze ich einen OPV um aus einer vom DAC generierten Spannung ein 
0-10V Steuersignal zu erzeugen (sehr langsame Regelung). Der OPV wird 
mit 12V gespeist, der DAC mit 3V3 und Signale von einer CPU (GPIO) sind 
mit 3V3 vorhanden.

Der OPV hat einen gemessenen Offset bei theoretisch GND um die 20mV 
(laut Datenblatt okay). Nach einigen Überlegungen kommt nur ein Trennen 
des Ausgangs in Frage. Ein Pulldown würde das Steuersignal dann auf 
praktisch GND ziehen.

Gibt es eine gescheite Möglichkeit den Offset zu eliminieren, bzw. den 
Ausgang zu trennen?


Grüße.

von Anja (Gast)


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Karl schrieb:
> Gibt es eine gescheite Möglichkeit den Offset zu eliminieren, bzw. den
> Ausgang zu trennen?

Das ist kein Offset sondern eine Sättigung.
Da hilft eine negative Versorgung oder ein gescheiter Rail/Rail OP.

Gruß Anja

von Karl (Gast)


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Anja schrieb:
> Karl schrieb:
>> Gibt es eine gescheite Möglichkeit den Offset zu eliminieren, bzw. den
>> Ausgang zu trennen?
>
> Das ist kein Offset sondern eine Sättigung.
> Da hilft eine negative Versorgung oder ein gescheiter Rail/Rail OP.

Okay, danke für die Info. Ich benutze den LM7332, eine negative 
Versorgung ist erstmal nicht vorgesehen. Ist der OPV nicht gescheit 
genug?


Grüße.

von Anja (Gast)


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Karl schrieb:
> Ist der OPV nicht gescheit
> genug?

Eigentlich müßte der am Ausgang noch weiter runter kommen. Es sei denn 
Du hast einen Pull-up am Ausgang.

Gruß Anja

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Offensichtlich zieht die Last, die am 0-10V-Ausgang hängt, die Spannung
nach oben. Dann schafft ohne negative Versorgung kein Opamp die 0V. Ein
guter (wie der LM7332) kommt aber ziemlich dicht an dieses Ideal heran.
Die 20mV sind ja wirklich nicht schlecht: Das sind ja gerade einmal 2‰
des gesamten Spannungsbereichs (10V).

Was ist das überhaupt für eine Last? Gibt es Informationen über deren
Eingangseigenschaften?

Evtl. wird ein an den Ausgang des Opamp hingefrickelter Leistungsmosfet
den Ausgangsspannungsbereich nach unten erweitern. Trotzdem würde ich
die Lösung mit der negativen Versorgungsspannung bevorzugen.

von Karl (Gast)


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Hallo,

Anja schrieb:
> Eigentlich müßte der am Ausgang noch weiter runter kommen. Es sei denn
> Du hast einen Pull-up am Ausgang.

Ja tut er auch, ich habe aber Systembedingt auf dem GND auch einen 
kleinen Offset und die beiden addieren sich auf 20mV. Der Mischer (siehe 
unten) und die Regelschaltung werden mit 24V gespeist und die 
Regelschaltung generiert aus den 24V über einen DC/DC 3V3. Aus diesen 
3V3 werden über einen Booster 12V für den OPV erzeugt. Der Offset im GND 
kommt durch die Schutzbeschaltung der Regelschaltung.

Bei der Last handelt es sich um einen Steuereingang von einem 
Heizungsmischer (Motoraufsatz auf einem Mischventil) mit 256 Stufen 
(39mV), der auf den 0-10V maximal 0.5mA zieht, also nichts was den OPV 
groß beansprucht.
Z.Z. habe ich am Ausgang einen einfachen Pulldown. Ich befürchte das der 
Mischer durch den Offset nicht 100% schließt.
Mit einer negativen Versorgung würde initial eine Spannung anliegen, die 
nicht der Spec. entspricht (z.B. -12V bei -12V/12V Versorgung).
Es geht mir eigentlich nur um den Zustand GND am Steuereingang, der 
restliche Wertebereich ist nur eine Regelgröße. Evtl. sollte ich mal in 
Richtung analoger Schalter nachdenken.


Grüße.

von Anja (Gast)


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Karl schrieb:
> Z.Z. habe ich am Ausgang einen einfachen Pulldown. Ich befürchte das der
> Mischer durch den Offset nicht 100% schließt.

Nutzt der Mischer auch wirklich den Bereich. Schließlich hat der ja auch 
noch einen mechanischen Offset. Meistens sind solche Stellglieder nur im 
Bereich 5-95% oder 10-90% linear. Der Rest sind sichere Endlagen oder 
Fehlererkennung (Leitungsunterbrechung, Kurzschluß).

Gruß Anja

von Karl (Gast)


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Hallo,

Anja schrieb:
> Nutzt der Mischer auch wirklich den Bereich. Schließlich hat der ja auch
> noch einen mechanischen Offset. Meistens sind solche Stellglieder nur im
> Bereich 5-95% oder 10-90% linear. Der Rest sind sichere Endlagen oder
> Fehlererkennung (Leitungsunterbrechung, Kurzschluß).

Der Mischer (Heimeier EMO 1) nutzt den kompletten Bereich. Beim 
Einschalten und nach einer "unbekannten" Anzahl von Schaltvorgängen wird 
automatisch eine Kalibrierfahrt durchgeführt, um den Bereich 0% und 100% 
zu ermitteln. Ich denke das der komplette Bereich genutzt wird. Ich habe 
den Mischer mit Motor auf dem Tisch stehen und kann direkt in die drei 
"Rohre" schauen. Nach ein paar Tests, mit zwei Netzteilen, sieht er 
relativ reaktiv auf Signaländerungen aus, besonders im Bereich kurz vor 
GND. Ich werde das mal direkt mit der Schaltung ausprobieren. Wie der 
Signaleingang auf GND gesetzt wird steht jetzt noch im Raum.


Grüße.

von Ina (Gast)


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Das Datenblatt des Mischers sagt, daß er einen internen 8bit-Wandler hat 
und 256 Positionen unterscheidet. Das wäre also für die Stellung "AUS" 
ein Bereich zwischen 0V bis rund 10V/256=40mV. Von daher wären 20mV ok. 
Denke aber daran, daß der LM7332 da erhebliche Toleranzen erlaubt und 
auch Temperaturgänge stattfinden!

von Karl (Gast)


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Hallo,

der Mischer funktioniert soweit, 20mV sind kein Problem und er geht auch 
auf geschlossen. Ich habe noch folgende Schaltungen gefunden, die den 
Offset noch weiter runter setzen soll:

"Bias current compensation in other op-amp configurations"

http://www.electronic-factory.co.uk/bias-current-and-offset-voltage/

Die Schaltung entspricht meiner ohne den Widerstand im -OPV-Pfad. Würde 
es etwas bringen zwischen DAC-Ausgang und -OPV-Pfad den entsprechenden 
Widerstand einzubauen?


Grüße.

von Karl (Gast)


Angehängte Dateien:

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Ich meinte +OPV-Eingang.

von Helmut L. (helmi1)


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Der Widerstand im + Eingang bringt nur bei bipolaren Typen etwas.
Er kompensiert den Fehler durch den Inputbias current.
Beim Mosfeteingang ist der aber so klein (pA) das dass hier nicht 
bringt.

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