Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Opamp als Diff.-Verstärker - seltsames Problem


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von Luca E. (derlucae98)


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Hallo,

ich baue gerade mein Labornetzteil um. Strom und Spannung sollen auf 
einem LCD angezeigt werden.
Um den Strom über dem Shunt zu messen, verwende ich folgende Schaltung 
(Anhang). Die Strommessung funktioniert damit auch schon gut, ist das 
Netzteil jedoch im Leerlauf und ich drehe die Spannung hoch, reißt der 
Opamp seinen Ausgang bei etwa 17V Netzteilspannung voll auf. Bei 18 Volt 
geht er dann wieder Richtung 0 Volt.

Die Spannungsversorgung des Opamps beträgt 9V, bei 12V tritt das Problem 
auch auf.
Mit R6-9 teile ich die Spannung am Shunt gegen Masse auf etwa 6V, damit 
die Eingänge des OPV keine Spannung über VCC abbekommen.

Wo liegt das Problem?

Danke im Voraus.

Edit: U(+/-) = 0,2V ist Quatsch. Was auch immer ich da gerechnet habe...

: Bearbeitet durch User
von Ulrich H. (lurchi)


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An sich sieht die Schaltung OK aus. Ein Kondensator an der Versorgung 
des ICs wäre noch angebracht.

Könnte es sein das das Netzteil gelegentlich anfängt zu schwingen ?

von Luca E. (derlucae98)


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Ulrich H. schrieb:
> An sich sieht die Schaltung OK aus. Ein Kondensator an der Versorgung
> des ICs wäre noch angebracht.

Ja, stimmt. Den habe ich vergessen.

Ulrich H. schrieb:
> Könnte es sein das das Netzteil gelegentlich anfängt zu schwingen ?

Dieses Netzteil ist eigentlich relativ stabil. Ich werde das Morgen 
nochmal prüfen.

von Kai K. (klaas)


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Die Schaltung kann am Ausgang garnicht auf 0V heruntergehen, sondern 
hängt bei 100...200mV in der Sättigung. Das ist nicht gut.

von Wolfgang (Gast)


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Warum machst du den Ausgang mit dem TP dermaßen hochohmig. Der OP kann 
den TP auch über die Gegenkopplung bilden.

von Luca E. (derlucae98)


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> Die Schaltung kann am Ausgang garnicht auf 0V > heruntergehen, sondern hängt bei 
100...200mV in der > Sättigung. Das ist nicht gut.

Deswegen wollte ich einen Single-Supply Opamp benutzen. Dann muss ich 
mal schauen, wie ich eine negative Rail hinbastel.

> Warum machst du den Ausgang mit dem TP dermaßen > hochohmig. Der OP kann den TP 
auch über die Gegenkopplung > bilden.

Der Widerstand soll den ADC des Atmega schützen bzw den Strom, der durch 
die Clampdioden fließt, begrenzen.
Der Kondensator verhindert nur, dass die letzten Stellen des ADC 
wackeln.

von Madcat (Gast)


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Luca E. schrieb:
> Wo liegt das Problem?

Den Aufbau kannst du ausschließen? Ist die Schaltung so auf dem 
Steckbrett würde ich hier erstmal ein Kontaktproblem vermuten.

von M. K. (sylaina)


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Madcat schrieb:
> Luca E. schrieb:
>> Wo liegt das Problem?
>
> Den Aufbau kannst du ausschließen? Ist die Schaltung so auf dem
> Steckbrett würde ich hier erstmal ein Kontaktproblem vermuten.

Und auf ner Platine oder ähnliches würde ich schaun nicht dass man da ne 
kalte Lötstelle oder ähnliches hat.

von Uwe B. (uwe_beis)


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Mess' mal die Spannungen direkt am OP-Eingang, insbesondere im Moment 
des Effekts. Nach Schaltung dürften die niemals größer als VCC sein, 
aber nach Schaltung müsste auch alles funktionieren... Anders gefragt: 
Funktioniert die Strommessung auch bei Ausgangsspannungen > 18V?

von Jens (Gast)


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Ich würde auf den ersten Blick auch auf ein Schwingen tippen oder ein 
Seiteneffekt am Eingang.
Du könntest zwischen deine Eingangspins mal einen Kondensator mit 1nF 
versuche, ober der das besser macht.

Gruß, Jens

von Kai K. (klaas)


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>Könnte es sein das das Netzteil gelegentlich anfängt zu schwingen ?

Netzteile können in der Tat manchmal bei kleinen Lasten instabil werden. 
Beim LT1766 hatte ich das mal.

Bei der Schaltung fehlt übrigens jede Bandbreitenbegrenzung am Eingang 
und in der Gegenkopplung...

von Luca E. (derlucae98)


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So, ich habe nun nochmal gemessen. Abblockkondensator und 1nF zwischen 
den Opamp Eingängen habe ich eingebaut. Der Opamp gab nur noch dauerhaft 
3V aus, daher neuen Opamp eingebaut -> selbes Problem.

Das Netzteil schwingt definitiv nicht.

Die Schaltung ist auf Lochraster aufgebaut, kalte Lötstellen habe ich 
keine gefunden.
Drehe ich die Spannung hoch, bekomme ich Spannungsabfall über dem Shunt 
(ca. 0,1-1mV im Leerlauf).
Bei 12,7V Netzteilspannung habe ich 0,37mV Spannungsabfall über dem 
Shunt, 50mV am Ausgang des OPV und 5mV zwischen den Knotenpunkten an 
R6-9.
In der Problemzone, bei ca. 13V beträgt, die Spannung an den 
Knotenpunkten -30mV, der OPV steuert voll auf.
Die Spannung zwischen den OPV-Eingängen beträgt dann 0,88V.

Das scheint ein wirklich sehr seltsames Problem zu sein. Mir fehlt 
allerdings aktuell die Zeit, nochmal genau über den Aufbau zu schauen. 
Er müsste aber richtig sein, sonst würde ja auch die Strommessung nicht 
funktionieren.

> Anders gefragt:
> Funktioniert die Strommessung auch bei Ausgangsspannungen > 18V?

Ja, die Strommessung funktioniert auch nach 18V.

: Bearbeitet durch User
von M. K. (sylaina)


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Luca E. schrieb:
> In der Problemzone, bei ca. 13V beträgt, die Spannung an den
> Knotenpunkten -30mV, der OPV steuert voll auf.
> Die Spannung zwischen den OPV-Eingängen beträgt dann 0,88V.

Lese ich das richtig, schreibst du hier -30 mV? Und an den OPV-Eingängen 
hast du dann bei gleicher Polarität 0,88 V? Das deutet auf ein 
Kontaktproblem an R1 oder R2 und außerdem scheint dein Spannungsteiler 
R6-R9 nicht gut abgeglichen sein wenn sich da eine negative Spannung 
zwischen den Knotenpunkten R6-R9 bilden kann.

von Luca E. (derlucae98)


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Okay, ich habe mich nochmal drangesetzt. Das lässt mir jetzt keine 
Ruhe... ;-)

Ich habe mal die Verbindung zum Opamp aufgetrennt. Messe ich die 
Spannung an den beiden Spannungsteilern gegen Masse bei 26V 
Ausgangsspannung, erhalte ich 19,8V am Knotenpunkt. Die Widerstände sind 
definitiv 33k und 10k und haben Kontakt (gerade nochmal geprüft). Die 
beiden Spannungsteiler liegen ja quasi parallel, kann das davon kommen?
Rechnerisch müsste ich ~6V erhalten.

Wie wäre es, wenn ich einen weiteren Shunt (0,1R) in die Masseleitung 
des Netzteils schalte? Gäbe bei 3,75A nur 0,375V Spannungsabfall und 
ließe sich einfacher verstärken.

Edit: Das scheint der Fehler zu sein. 1k parallel zu R8 und R9 ergibt 
5,7V am Spannungsteiler bei 26V Ausgangsspannung. Damit ist der Fehler 
weg. Dass ich im Leerlauf bei voll aufgedrehter Spannung 80mV am 
OPV-Ausgang erhalte, liegt vermutlich an der Toleranz der Widerstände.

: Bearbeitet durch User
von Ulrich H. (lurchi)


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Je nach Netzteil-schaltung kann man auch einen Shunt auf der low Side 
einbauen. Meist geht das sogar so, dass der Abfall am Shunt mit 
ausgeregelt wird, also nicht stört. Schwierig wird es dann aber, wenn 
man mehrere Spannungen aus der einen Trafowicklung bereitstellen will.

Wenn da 26 V schon am Spannungsteiler raus kommen, ist es kein Wunder 
das der OP damit nicht so recht klar kommt. Sind da vielleicht die 10 K 
und 33 K vertauscht ?

von Luca E. (derlucae98)


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> Wenn da 26 V schon am Spannungsteiler raus kommen, ist es kein Wunder
> das der OP damit nicht so recht klar kommt. Sind da vielleicht die 10 K
> und 33 K vertauscht ?

Nein, die Widerstände sind nicht vertauscht, obwohl es rechnerisch sogar 
passen würde.

Mit den 1k parallel zu R7 und R9 (nicht R8) scheint der Fehler nun 
behoben zu sein (siehe Edit, Post von mir vor diesem). Allerdings muss 
ich nun die Rückkopllungswiderstände des OPV anpassen.

von M. K. (sylaina)


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Luca E. schrieb:
> Die
> beiden Spannungsteiler liegen ja quasi parallel, kann das davon kommen?

Nein.

Luca E. schrieb:
> Rechnerisch müsste ich ~6V erhalten.

Das müsste dabei auch rum kommen wenn an der Schaltung alles OK ist. Du 
hast aber 19.8V, d.h. irgend etwas stimmt am Aufbau nicht, die Schaltung 
an sich ist aber OK.

von Luca E. (derlucae98)


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Das Geheimnis ist gelüftet. Die 33k Widerstände waren nur 3,3k 
Widerstände. Ich muss mich wohl in der Schublade vergriffen haben und es 
ist mir auch beim Prüfen des Farbcodes nicht aufgefallen. Das erklärt 
auch, warum es mit dem 1k parallel zu 10k funktioniert hat.
Dummer Fehler von mir.

Trotzdem vielen Dank an alle helfenden!

: Bearbeitet durch User
von Uwe B. (uwe_beis)


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Hättest mal meinen Tipp von vor zwei Tagen befolgen sollen...

Uwe Beis schrieb:
> Mess' mal die Spannungen direkt am OP-Eingang, insbesondere im Moment
> des Effekts. Nach Schaltung dürften die niemals größer als VCC sein,
> aber nach Schaltung müsste auch alles funktionieren...

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