LM393 - "Inverted" Peak follower

[Brumi (Gast)]

Hi,

ich habe ein Spannungsteiler der sich für kurze Zeit ändert. Die 
Spannung wird mit einem µC gemessen. Das Problem ist, dass die 
Samplefrequenz des ADC zu langsam ist um mehrere dieser Spannungsteiler 
gleichzeitig auszuwerten, wenn diese sich in zu kurzem Abstand 
zueinander ändern.

Ich hab mir die Schaltung im Anhang überlegt. Dabei treten die 
Änderungen am Input (Uin) mit einer Periode von ca. 200ms und 
Impulsdauer von 10us bis 10ms auf.
Der Kondensator am Output (Uout) wird geladen bis In(+) (LM393 Input +) 
größer ist als In(-) (LM393 Input -). Dann habe ich Uin = Uout. Der 
Komparator (LM393) steuert dann den NFET aus, welcher den Kondensator 
entläd und somit auf Uin hält (der Komparator öffnet und schließt den 
NFET sehr oft um die Kapazität auf Uin zu halten).
Fällt nun Uin ab, so steuert der Komparator den NFET voll aus (da ja nun 
In(-)<In(+)). Somit entläd sich der Kondensator wieder auf Uin.

Steigt Uin wieder an, so hält der Kondensator Uin für das eingestellte 
tau, da der NFET wieder geschlossen ist. Daduch habe ich genug Zeit um 
die Messung mit dem ADC zu machen.

Ich werde die Schaltung natürlich aufbauen und ausprobieren, aber ich 
wollte fragen ob das Prinzip so funktioniert. Oder gibt es einfachere 
(noch weniger Bauteile) Schaltungen die das machen was ich brauche?

Viele Grüße, brumi

[lrep (Gast)]

So wird das wohl nichts werden, aber funktionierende Schaltungen dieser 
Art findest du unter der Bezeichnung "Sample and Hold" (S&H).
Als Analogschalter kommen CD4066, CD4051 bis ..53 in Frage.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Das geht prinzipiell schon so, allerdings musst du in die horizontale
Leitung zwischen dem rechten Widerstand und dem Kondensator noch einen
Widerstand (Größenordnung 100Ω) schalten, sonst wird der Kondensator zu
schnell entladen, was eine zu niedrige Ausgangsspannung zur Folge hat.
Außerdem ist der Komparator zu langsam.

[MaWin (Gast)]

Brumi schrieb:
> Ich werde die Schaltung natürlich aufbauen und ausprobieren,

Theoretisch funktionieren solche Schaltungen (obwohl ein Komparator wie 
LM393 schon einen open collector Ausgang hätte, also der nachgeschaltete 
Transistor überflüssig ist).

Praktisch merkst du, dass so eine Schaltung nicht schnell genug ist und 
du Schmutzeffekte bekommst die die Spannung erhöhen oder verringern.

Brumi schrieb:
> Der Komparator (LM393) steuert dann den NFET aus, welcher den
> Kondensator entläd und somit auf Uin hält (der Komparator öffnet und
> schließt den NFET sehr oft um die Kapazität auf Uin zu halten).

Nö.

Auch ein Komparator wird hier in analogen Betrieb dank endlicher 
Verstärkung gehen wie ein OpAmp.

[Brumi (Gast)]

MaWin schrieb:
> Brumi schrieb:
>> Ich werde die Schaltung natürlich aufbauen und ausprobieren,
>
> Theoretisch funktionieren solche Schaltungen (obwohl ein Komparator wie
> LM393 schon einen open collector Ausgang hätte, also der nachgeschaltete
> Transistor überflüssig ist).
>
> Praktisch merkst du, dass so eine Schaltung nicht schnell genug ist und
> du Schmutzeffekte bekommst die die Spannung erhöhen oder verringern.


Danke für die Antworten. Ich wollte nur sehen ob ich nicht einen groben 
Denkfehler in meinem Konzept hatte.

Ich hab den LM393 schon als normalen peak follower verwendet (Prinzip: 
http://www.ti.com/ods/images/SNOS018H/10008017.png). Dabei musst ich 
Signale eines Piezos auswerten. Dort waren die Impulse in einer 
ähnlichen Größenordnung und ich hab ganz vernünftige Ergebnisse erzielt.

Ich werde die Schaltung aufbauen (mit und ohne Transistor) und 
vermessen. Dann werde ich ja sehen ob es für meine Anwendung geeignet 
ist :)

Oder hat jemand noch ein Schaltungstrick auf Lager, mit dem ich meine 
Erfolgsaussichten verbessern kann?

[Falk B. (falk)]

Irgendwie überzeugt mich die Schaltung gar nicht. Wenn schon ein 
Spitzenwertdetektor, dann richtig. Mit einem OPV und NICHT mit einem 
Komparator! Die linken Tricks, einen Komparator als OPV zu nutzen, 
lohnen sich schon seit Ewigkeiten nicht mehr.

[Brumi (Gast)]

Falk B. schrieb:
> Irgendwie überzeugt mich die Schaltung gar nicht. Wenn schon ein
> Spitzenwertdetektor, dann richtig. Mit einem OPV und NICHT mit einem
> Komparator! Die linken Tricks, einen Komparator als OPV zu nutzen,
> lohnen sich schon seit Ewigkeiten nicht mehr.

Ich hab die ursprüngliche Schaltung aus einer Appnote von TI.

Aber deshalb frag ich ja hier im Forum nochmal nach, ob es nicht auch 
noch andere, ggf. bessere Lösungen gibt. Wie könnte ich den einen 
Spitzenwertdetektor umbauen, so dass er zu meiner Anwendung passt?

Gruß, brumi

[Falk B. (falk)]

@ Brumi (Gast)

>Ich hab die ursprüngliche Schaltung aus einer Appnote von TI.

Hmmm. Aus welcher?

Aber der arbeitet doch eher digital?

So wie ich es verstanden habe, willst du doch aber das Minimum als 
Analogspannung festhalten. Ist das so?

>noch andere, ggf. bessere Lösungen gibt. Wie könnte ich den einen
>Spitzenwertdetektor umbauen, so dass er zu meiner Anwendung passt?

Es gibt diverse App-Notes dazu. Hab aber leider im Moment keine parat 
:-|

[lrep (Gast)]

Yalu X. schrieb:
> Das geht prinzipiell schon so,

Nicht vergessen, es geht nicht nur um einen Spitzenwertdetektor, sondern 
auch um einen langsamen Multiplexer:

Brumi schrieb:
> dass die
> Samplefrequenz des ADC zu langsam ist um mehrere dieser Spannungsteiler
> gleichzeitig auszuwerten

Da ist ein Entladewiderstand wie in obiger Schaltung für den 
Haltekondensator kontraproduktiv, sondern man darf den Kondensator erst 
entladen, nachdem die Spannung ausgelesen wurde.
Da muss also noch etwas mehr drum herum.

Deshalb riet ich die CMOS-Teile zu verwenden.
Wenn die zu messenden Spannungen (und die Betriebsspannung) sicher unter 
6V bleiben, nimmt man anstelle der ursprünglichen CD4000er ICs besser 
deren Parallelserie 74HC4000 (oder gar die 74AHC4000-Serie).
Diese sind schneller und niederohmiger.

[Oleg A. (oga)]

Brumi schrieb:
> Wie könnte ich den einen
> Spitzenwertdetektor umbauen, so dass er zu meiner Anwendung passt?

Schau mal da rein:

http://www.tij.co.jp/product/jp/LM211/datasheet/application_and_implementation.html

[Brumi (Gast)]

Hallo an alle,

ich hab die Schaltung so aufgabaut wie im Anhang. Ich hab auch ein paar 
schnelle Messungen mit dem Oszi gemacht. Und dort sieht es eigentlich 
ganz in Ordnung aus. Dabei ist die obere Messung die des LM393 und die 
untere mein Signal. Das Signal wird später nicht mehr so wild aussehen, 
denn der ausgelesene Sensor ist noch nicht ausgereift :).

Aber ich werde mir trotzdem noch die anderen Vorschläge mal ansehen und 
vieleicht auch aufbauen, falls ich die Bauteile vorrätig habe.


lrep schrieb:
> Da ist ein Entladewiderstand wie in obiger Schaltung für den
> Haltekondensator kontraproduktiv, sondern man darf den Kondensator erst
> entladen, nachdem die Spannung ausgelesen wurde.
> Da muss also noch etwas mehr drum herum.

Was meinst du mit Entladewiderstand?


Viele Grüße, Brumi

[Paul B. (paul_baumann)]

Brumi schrieb:
> Das Signal wird später nicht mehr so wild aussehen,
> denn der ausgelesene Sensor ist noch nicht ausgereift :)

O.T.
Na, das ist aber auch nicht in Ordnung, das arme Signal so zerzaust, wie 
es gerade aus dem Bett kam, zu fotografieren und das Bild zu 
veröffentlichen.
Der Zentralrat der Signale ist empört...
;-)

MfG Paul