Hallo Community,
ich habe einen OP als Komparator (noch keinen Typ gewählt), der mit 15V
gegen GND versorgt wird. An dessen nichtinvertierenden Eingang wird eine
externe Spannung von GND bis 14V angelegt. Diese Spannung kann leider
auch anliegen, wenn die Versorgungsspannung vom OP gerade abgeschaltet
ist.
Wie kann ich den OP vor Zerstörung schützen oder kennt jemand einen
OP-Typ, der damit leben kann?
Die einzigen Anforderungen an den OP/Komparator sind ansonsten nur
15V-Versorgungsspannung, Slew rate min. 2V/µs, nicht unbedingt teurer
als 0,5EUR.
Danke euch!
Alu schrieb:> Wie kann ich den OP vor Zerstörung schützen oder kennt jemand einen> OP-Typ, der damit leben kann?
mit entsprechend ausgelegtem Serienwiderstand zum Eingang (brauchst Du
sowieso für den Tiefpaß gegen Störimpulse) sollte das jeder
handelsübliche Komparator schaffen. Evtl noch eine BAV99 parallel zu den
Eingangsschutzdioden.
Gruß Anja
Eine Eingangsschutzbeschaltung aus einer TVS-Diode gegen GND und einer
gegen PE, sowie einem Varistor gegen GND und einem Bead in Serie
existiert und zudem ist ein Widerstand von 2k7 Ohm in Serie zum
nichtinvertierten Eingang und am Eingang eine Schottky-Diode gegen VCC.
Das hilft aber ohne Versorgung alles nicht, um die Maximum Ratings aus
allen bisher gesichteten Datenblättern nicht zu verletzen.
Alu schrieb:> Das hilft aber ohne Versorgung alles nicht, um die Maximum Ratings aus> allen bisher gesichteten Datenblättern nicht zu verletzen.
Du verwendest merkwürdige Komparatoren:
LM393:
Note 6: The input common-mode voltage or either input signal voltage
should not be allowed to go negative by more than 0.3V. The upper end of
the common-mode
voltage range is V+−1.5V at 25°C, but either or both inputs can go to
36V without damage, independent of the magnitude of V+.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm393-n.pdf
Gruß Anja
Hmm, so ähnliche Hinweise standen in mehreren Datenblättern, allerdings
war ich skeptisch, ob das wirklich auch für V+=0 gilt. Vermutlich habe
ich auch die Angabe zum "Input Mode Common Voltage Range" noch nicht
verstanden, wo (wie auch beim LM393) idR "V+ -1,5 V" o.ä. angegeben ist.
Arbeitet der OP oberhalb von diesem Bereich nicht mehr definiert?
Der LM393 ist vermutlich zu langsam, da er als Komparator einem 500 kHz
Signal folgen können soll. Im Datenblatt ist dieser Aspekt nicht so
genau definiert, aber das Diagramm oder die Response Time lassen eher
schlechtes vermuten.
Aber morgen halte ich mal Ausschau nach Alternativen.
Danke Anja
Alu schrieb:> da er als Komparator einem 500 kHz Signal folgen können soll.Alu schrieb:> 15V-Versorgungsspannung, Slew rate min. 2V/µs,
Das passt aber nicht ganz zusammen.
Bei 500KHz hast du 1µs für eine Halbwelle. In der Zeit schafft der
Komparator bei 2V/µs gerade mal 2V Amplitude. Wenn der halbwegs
phasenrichtig schalten soll muss die Geschwindigkeit aber mindestens
20-50 mal schneller sein.
Radler schrieb:> Das passt aber nicht ganz zusammen.
Danke für den Hinweis. Wo du Recht hast, hast du Recht. Wobei ich noch
nicht verstehe, warum er Komparator dann gleich so viel schneller sein
soll, wie du sagst.
Der Ausgang wird auf einen 3,3V-Logikpegel heruntergeteilt und dann
einem asynchronen Zähleingang eines Microcontrollers zugeführt. D.h. ich
gehe davon aus, dass der OP eine Ausgangsamplitude haben muss, die zu
den TTL-üblichen Schwellen passt. Für High also >(0,7*15V) und Low
<(0,3*15V). Die Differenz ist rechnerisch eine 6V-Amplitude, natürlich
mindestens. Das Ausgangssignal des Komparators ist dann alles andere als
ein Rechteck, sondern wird irgendeine Form zwischen Zickzack und Sinus
aufweisen. Aber funktionieren müsste es doch, oder?
Wenn ja, dann reicht rechnerisch 6V/µs, man muss natürlich deutlich hoch
gehen wegen Toleranzen und zuverlässigem Betrieb und auch weil der OP
die Slew rate nur bei definierter Ausgangslast schafft, die mir aber ein
bisschen zu niederohmig ist. (Muss Strom sparen ;)
Praktisch sind dann 10V/µs ok, oder? Aber wieso setzt du bis zu 50x mehr
als 2V/µs an, also 100V/µs?
Nachtrag: Sorry Radler, ich hab das Zauberwort "phasenrichtig"
überlesen. Das brauche ich aber nicht, ich will nur die Frequenz des
15V-Signals messen.
Alu schrieb:> Der LM393 ist vermutlich zu langsam, da er als Komparator einem 500 kHz> Signal folgen können soll.
Was ist das denn für eine Signalform?
Man könnte doch ggf über einen Spannungsteiler das 14V Signal auf ein 5V
Signal bringen und auf einen Schmitt-Trigger-AND/OR/Buffer bringen.
Dieser gibt dann ein µC-Taugliches Signal aus.
Ich benutze PICs und da weiß ich, dass es PICs gibt, die mehrere
Schmitt-Trigger-Eingänge haben, somit würde man sich den extra ST
sparen.
Es ist ein analoges Signal und es darf nicht einfach per 50-50-Regel in
ein Binärsignal quantisiert werden.
Dieser Eingang, an dem das Signal hereinkommt, soll multifunktional
sein. D.h. er ist intern umschaltbar zwischen Stromquelle und -senke.
Trotzdem ist es immer ein Messeingang. Man kann einen veränderlichen
Widerstand anschließen und der Eingang speist und misst einen Strom.
Oder man kann eine Spannung anlegen oder einen Strom einspeisen. Wird
auch gemessen. Oder man soll Frequenzen als wechselnde Spannungspegel
anlegen können. Dafür brauche ich den Komparator, da er zum einen
hochohmig sein muss um die Strommessung nicht zu beeinflussen und zum
anderen muss die Vergleichsspannung von der Schaltung angepasst werden,
jenachdem ob der Eingang Strom speist oder senkt.
Die Multifunktionalität geht natürlich zu Lasten der Genauigkeit, aber
die ist in diesem Fall auch nur mäßig erforderlich. Der Eingang muss den
Messmodus nicht selbst erkennen, sondern dieser wird vom Bediener
eingestellt.
Noch habe ich keinen geeigneten OP gefunden. Ich werde später mal
suchen.
Ich denke, ich habe mich für den ADTL082/084 von Analog Devices
entschieden. Der verkraftet Spannungen größer als V+ an seinen
Eingängen, sofern der Strom auf 10 mA begrenzt wird. Das wird wohl auf
die meisten OPs zutreffen, aber nur bei ziemlich wenigen ist es sauber
spezifiziert.
Die Slew rate beträgt 20 V/µs. Das müsste eigentlich auch reichen.
Wenn du einen Comparator mit Open-Collector Ausgang nimmst, und den
Ausgang mit einem Widerstand auf auf 3V3 hochziehst, hast du den Pegel
ohne folgende Bauteile auf µC Level.
Zum Eingang: Serienwiderstand, um den Strom über die internen Dioden zu
den Versorgungsspannungen gegen Überstrom zu schützen. Bei den hohen
Frequenzen könntest du den "Tiefpass" evtl. mit Kapazitätsdioden
realisieren.
Ich habe ja eine Induktivität und einen Widerstand in Serie zum
OP-Eingang und zudem am OP eine Zenerdiode gegen Masse und eine
Schottkydiode gegen 15V. Der Serienwiderstand von 2k7 Ohm begrenzt somit
ggf. auch den Strom durch die jeweiligen Dioden. Ein Frequenztest steht
noch aus, also ob der gesamte Eingang flott genug ist.
Ein OpenCollector-Ausgang wäre mir auch lieb gewesen, aber ich habe
keinen OP gefunden, der auch die anderen Anforderungen einhält.
