Hey,
hab da malne kleine Frage und zwar bei ner spannungsgesteuerte
Stromquelle für geerdete Verbraucher.
Aufbauprinzip nach Abb 13.9
hier
Ist der Ausgangsstrom zur Eingangsspannung phasenverschoben?
ich habs simuliert und da ist es 180° phasenverschoben.
Würde auch Sinn machen weil ja ein Teil auf den invertieren Eingang und
ein Teil des Ausgangsstroms auf den nichtinvertierenden gegengekoppelt
wird.
Oder hab ich da noch einen Fehler drin?
Bin mit den OPs noch nicht so fitt.
Viele Grüße und Dank im voraus
Vo = Ausgangsspannung des OP
V- = Vo/2
auf diesen Wert versucht OP auch den V+ Eingang zu regeln.
Der Strom aus der Ve Quelle ist (Ve-Vo/2)/R1
Spannung über Rl ist 2(Ve-Vo/2) = 2Ve-Vo
Spannungsdifferenz über R ist 2*(Ve-Vo)
Strombilanz am Knoten
2*(Ve-Vo)/R + ilast = (Ve-Vo/2)/R1
ohne Gewähr
@VCCS123 (Gast)
>Ist der Ausgangsstrom zur Eingangsspannung phasenverschoben?
Nahezu nicht, bestenfalls bei hohen Frequenzen.
>ich habs simuliert und da ist es 180° phasenverschoben.
Falschen Marker im Simulationsprogramm gesetzt, da vertut man sich
schnell mal mit der Stromrichtung.
Die Schaltung ist ein Klassiker, Howland current source. Interessantes
Teil für kleine Ströme.
http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Weblinks_4
MfG
Falk
>Die Schaltung ist ein Klassiker, Howland current source. Interessantes>Teil für kleine Ströme.
Aber nur, wenn die Last genau bekannt ist und man das Teil perfekt
kompensiert hat (Mitkopplung!). Wird eine varibale Last über Kabel
unterschiedlicher Länge angeschlossen, kann das Teil zur Katastrophe
werden!
Vielen Dank.
Es war tatsächlich nur der Marker ;-)
Ich hab mir I(RL) anzeigen lassen, statt -I(RL).
Jetzt stimmts.
Brauche nur paar Ideen, wie ich das präsentieren kann.
Viele Grüße
>> Aber nur, wenn die Last genau bekannt ist>???>Dann braucht man keine Konstantstromquelle.
In unserem Fall haben wir versucht eine 4-20mA Stromquelle zu bauen, die
nominal auf eine 500R Bürde arbeitet. Diese Last war genau bekannt.
Jetzt kommen in der Regel noch etliche Ohm Kabelwiderstand dazu, die die
Stromquelle natürlich ausregeln können muß.
Für diese 500R Last und unterschiedliche Kabellängen konnten wir die
Howland-Stromquelle kompensieren. Als wir aber die Last verändert haben,
hat das System teilweise geschwungen. Wir haben es nicht geschafft, die
Howland-Stromquelle für alle in Frage kommenden Lasten und Kabellängen
zu kompensieren!
Interessanterweise verwendet kein Chip-Hersteller für ihre
4-20mA-Treiberschaltungen die Howland-Stromquelle...
@ Howi (Gast)
>hat das System teilweise geschwungen. Wir haben es nicht geschafft,
ja, IHR. Allgemein gilt das wohl kaum.
>die Howland-Stromquelle für alle in Frage kommenden Lasten und Kabellängen>zu kompensieren!
Wahrscheinlich den falschen OPV erwischt, der mit kapazitiven Lasten
Probleme hat.
>Interessanterweise verwendet kein Chip-Hersteller für ihre>4-20mA-Treiberschaltungen die Howland-Stromquelle...
Was wohl daran liegt, dass sie für eine 4-20mA Schnittstelle nicht
nötig, ja sogar nicht nutzbar ist. Denn 1. braucht man keinen 4
Quadrantenbetrieb, 1 Quadrant reicht. Da macht ein OPV + Transistor
problemlos. Zweitens hat man nicht die passenenden
Versorgungsspannungen.
MfG
Falk
>Wahrscheinlich den falschen OPV erwischt, der mit kapazitiven Lasten>Probleme hat.
Dieser Artikel
http://www.edn.com/contents/images/41703di.pdf
beschreibt, daß die Streukapazitäten vom "-" Eingang des Opamp nach
Masse, vom "+" Eingang des Opamp nach Masse und zwischen den beiden
Eingängen kritisch sind. Auch geringfügige Unterschiede in den
Widerstandswerten, die von der Theorie absolut gleich sein müssen, führt
zur Schwingneigung.
Die Howlandstromquelle ist deshalb kritisch, weil sie in der
Gegenkopplung (negative Rückkopplung) mit Verstärkungen <<1 arbeitet und
die Last im Zweig der Mitkopplung liegt.
Der Artikel empfiehlt eine Gegenkopplungskapazität von 1...10pF um
Schwingneigung zu unterdrücken. Simuliert man das Ganze mal, stellt man
schnell fest, daß die Geschichte deutlich kritischer ist, als im Artikel
beschrieben:
Ohne zusätzliche Streukapazität vom "-" Eingang nach Masse, sieht noch
alles gut aus. Aber mit nur 7pF zusätzlicher Streukapazität fängt die
Schaltung bereits an zu schwingen.
Erhöhen der Gegenkopplungskapazität auf 33pF unterdrückt die Schwingung.
Wenn jetzt aber der Anschluß eines 200m Kabels simuliert wird, schwingt
es wieder. Die Gegenkopplungskapazität muß dann auf rund 100pF erhöht
werden, um die Schwingung zu unterdrücken.
Ist die Streukapazität vom "-" Eingang des OPamp nach Masse größer als
7pF (how5.PNG), reichen auch 100pF in der Gegenkopplung nicht mehr. Vor
allem, wenn jetzt noch eine Streukapazität zwischen den Eingängen des
OPamp angenommen wird (how6.PNG). Dann muß die Gegenkopplungskapazität
auf 220pF erhöht werden.
@ Howi (Gast)
>beschreibt, daß die Streukapazitäten vom "-" Eingang des Opamp nach>Masse, vom "+" Eingang des Opamp nach Masse und zwischen den beiden>Eingängen kritisch sind.
Gilt für viele OPV-Schaltungen, nix besonderes.
> Auch geringfügige Unterschiede in den>Widerstandswerten, die von der Theorie absolut gleich sein müssen, führt>zur Schwingneigung.
Ist Quark. Toleranzen machen zwar die hohe Ausgangsimpedanz deutlich
schlechter, aber das kann man leicht kalibrieren.
>Schwingneigung zu unterdrücken. Simuliert man das Ganze mal, stellt man>schnell fest, daß die Geschichte deutlich kritischer ist, als im Artikel>beschrieben:
Nö. Da ht der OPV ein gehöriges Wort mitzureden. Stichwort interne
Kompensation.
>Ohne zusätzliche Streukapazität vom "-" Eingang nach Masse, sieht noch>alles gut aus. Aber mit nur 7pF zusätzlicher Streukapazität fängt die>Schaltung bereits an zu schwingen.
DIESE Schaltung mit DIESEM OPV in der SIMULATION.
>es wieder. Die Gegenkopplungskapazität muß dann auf rund 100pF erhöht>werden, um die Schwingung zu unterdrücken.
Nehmen wir an, das wäre so. Wo ist das Problem?
>OPamp angenommen wird (how6.PNG). Dann muß die Gegenkopplungskapazität>auf 220pF erhöht werden
Klingt mir alles eher theoretisch abstrakt. SOOO empfindlich ist die
Stromquelle nicht. Und eine Simulation ist weniger als die halbe
Wahrheit.
MfG
Falk
>> Auch geringfügige Unterschiede in den>>Widerstandswerten, die von der Theorie absolut gleich sein müssen, führt>>zur Schwingneigung.>Ist Quark. Toleranzen machen zwar die hohe Ausgangsimpedanz deutlich>schlechter, aber das kann man leicht kalibrieren.
Ist kein Quark. Daß "Mismatch" der Widerstände der Mit- und
Gegenkopplung eine negative Widerstands-Charakteristik in der
Ausgangsimpedanz und damit zusätzliche Instabilität erzeugen kann, steht
nicht nur in meinem ersten Link, sondern auch hier, auf Seite 3:
http://notes-application.abcelectronique.com/043/43-33550.pdf>>Ohne zusätzliche Streukapazität vom "-" Eingang nach Masse, sieht noch>>alles gut aus. Aber mit nur 7pF zusätzlicher Streukapazität fängt die>>Schaltung bereits an zu schwingen.>DIESE Schaltung mit DIESEM OPV in der SIMULATION.
Ich habe auch andere OPamps simuliert, mit sehr ähnlichen Resultaten.
>>Die Gegenkopplungskapazität muß dann auf rund 100pF erhöht>>werden, um die Schwingung zu unterdrücken.>Nehmen wir an, das wäre so. Wo ist das Problem?
Siehst du das nicht? Wenn einmal 10pF reicht und das andere Mal erst
220pF, dann können auch Herstellungstoleranzen der OPamps selbst die
Stabilität beeinflussen. Ein und dieselbe Schaltung funktioniert
plötzlich nicht mehr, wenn eine neue Charge von OPamps eingesetzt wird.
Genau das, was wir auch festgestellt haben.
>>Dann muß die Gegenkopplungskapazität auf 220pF erhöht werden>Klingt mir alles eher theoretisch abstrakt. SOOO empfindlich ist die>Stromquelle nicht.
Doch, ist sie. Die Howland Stromquelle ist erheblich kritischer als eine
normale OPamp-Schaltung. Sie arbeitet nur stabil, wenn sie exakt
abgeglichen und kompensiert ist.
