Hallo, ich benötige eine Sample and Hold Schaltung, mit welcher ich ein Eingangssignal mit einem Taster manuell sampeln kann und die Schaltung dann dieses Spannungswert etwa 5 Minuten hält. Die Aufladezeit des Kondensators soll somit sehr kurz sein, während die Entladezeit des Kondensators sehr lang sein soll. Wie realisiere ich soetwas am besten? Meine bisherige Idee ist, dass ich mit einem Taster einen Vorwiderstand des Kondensators überbrücke. Dadurch habe ich beim Aufladen eine sehr kleine Zeitkonstante. Lasse ich den Taster los, so ist der Vorwiderstand nicht überbrückt und die Zeitkonstante T=R*C steigt. Also ich schalte das "R" mit dem Taster um, um damit ich die Zeitkonstante zu verändern. Was haltet Ihr davon. Habt ihr evtl. andere Ideen? Beste Grüße
Gästchen schrieb: > Wie realisiere ich soetwas am besten? Digital samplen mit uC und Taster und dann mit ADC des uC den Hold-Wert ausgehen. Bei den Zeitkonstanten wird das schwierig mit den Selbstentladungen der C's. rgds
Gästchen schrieb: > Was haltet Ihr davon. So wie Du es beschreibst hast Du einen Kondensator den Du über einen Vorwiderstand langsam auflädst. Dann willst Du per Taster diesen Vorwiderstand überbrücken um den Kondensator voll aufzuladen. Gut, nur dabei bleibt der Kondensator voll aufgeladen, so lange sich die Eingangsspannung nicht ändert. Und wenn die Eingangsspannung sich ändert, so wird die Spannung des Kondensators sich nach einer e-Funktion ebenfalls ändern. Du musst schon angeben um wie viel Spannung sich der Kondensator in 5 Minuten ändern darf. Gästchen schrieb: > Es soll rein analog realisiert werden. Kein µC. OPV erlaubt? mfg klaus
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Die Eingangsspannung wird im Bereich von 0-1V liegen. Während dem Halte Vorgang sollte der Drift nicht mehr als 10mV/min betragen. Also in 5min entsprechend 50mV, sodass die Spannung nach den 5min 0,95V beträgt. Weniger wäre natürlich noch besser :)
OPV ist natürlich erlaubt. Einzige Forderung ist nur dass kein µC und keine digitalen Bausteine eingesetzt werden sollen.
Gästchen schrieb: > Die Aufladezeit des Kondensators soll somit sehr kurz sein, während die > Entladezeit des Kondensators sehr lang sein soll. Wie realisiere ich > soetwas am besten? Du nimmst einen Kondensator mit geringem Leckstrom. > Was haltet Ihr davon. Habt ihr evtl. andere Ideen? Such doch einfach mal nach "Sample and Hold" Schaltungen. Google hilft mit der Bildersuche weiter: https://www.google.de/#q=sample+and+hold+schematic Im einfachsten Fall sieht deine Schaltung etwa so aus: http://electronics.stackexchange.com/questions/158649/calculating-the-acquisition-time-of-a-sample-and-hold-circuit Eines wäre noch durchaus interessant: welche Impedanz hat deine Quelle? Oder andersrum: was ist die Quelle?
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Gästchen schrieb: > einen Vorwiderstand > des Kondensators Wozu ein "Vorwiderstand"? Mal den Quatsch mal auf! Gästchen schrieb: > andere Ideen? 2St OpAmp 1St CD4066 1St Kondensator Div. Widerstände
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>Eines wäre noch durchaus interessant: welche Impedanz hat deine Quelle? >Oder andersrum: was ist die Quelle? Quelle ist noch nicht genau bekannt, da die Quelle noch entwickelt werden muss. Quelle wird aber auf jeden Fall ein OPV aus der vorherigen Schaltung sein. >Mal den Quatsch mal auf! z.B. so wie oben im Bild Beide Taster öffnen und schließen gemeinsam. Dadurch lädt sich der Kondensator schnell auf, wenn der Taster geschlossen ist. Ist er offen und er entlädt er sich sehr langsam.
Gästchen schrieb: > Es soll rein analog realisiert werden. Kein µC. Gästchen schrieb: > Die Eingangsspannung wird im Bereich von 0-1V liegen. Während dem Halte > Vorgang sollte der Drift nicht mehr als 10mV/min betragen. 1% Spannungsverlust pro Minute bedeutet ein \tau von ca. 100 min. Nehmen wir mal an, der Kondensator hätte bei 1V einen Leckstrom von 1µA. Das entspricht einem Verlustwiderstand von 1M. Um auf \tau = R*C = 6000s zu kommen, brauchst du also C = 6000µF Geh also los und suche einen 6000µF Elko mit maximal 1µA Leckstrom. Natürlich darf jegliche Schaltung, die die Spannung am Elko auswertet, auch keinen nennenswerten Leckstrom verursachen. Aber OPV mit wenigen nA Eingangsstrom gibt es ja.
Gästchen schrieb: > Dadurch lädt sich der Kondensator schnell auf, wenn der Taster > geschlossen ist. Ist er offen und er entlädt er sich sehr langsam. Diese Logik muss man aber nicht verstehen? Denn wenn sich der Konsensator "langsam" entlädt, dann fließt ein Strom in den +Eingang des OP, ergo fällt eine Spannung am R3 ab und damit bekommt der OP nicht die Spannung am Kondensator zu sehen und die Ausgangsspannung ist falsch...
Axel S. schrieb: > Nehmen wir mal an, der Kondensator hätte bei 1V einen Leckstrom von > 1µA. Das entspricht einem Verlustwiderstand von 1M. Um auf \tau = R*C = > 6000s zu kommen, brauchst du also C = 6000µF Sinnvollerweise nimmt man einen Kondensator mit signifikant geringerem Leckstrom und einen OP mit extrem niedrigem Eingangsstrom...
Lothar M. schrieb: > Axel S. schrieb: >> Nehmen wir mal an, der Kondensator hätte bei 1V einen Leckstrom von >> 1µA. Das entspricht einem Verlustwiderstand von 1M. Um auf \tau = R*C = >> 6000s zu kommen, brauchst du also C = 6000µF > Sinnvollerweise nimmt man einen Kondensator mit signifikant geringerem > Leckstrom und einen OP mit extrem niedrigem Eingangsstrom... Bei derartig langen Haltezeiten macht man das sinnvoll digital. Selbst wenn man um Faktor 100 besser ist und auf 10nA Leckstrom kommt, braucht man immer noch 60µF Hold-Kapazität. Und dann definitiv kein Elko. Das wird groß und teuer.
Axel S. schrieb: > macht man das sinnvoll digital. Hatte ich auch schon geraten - will er nicht :0 auch wenn es dann einfach wird. Habe das Gefühl da ist irgendeine Aufgabe (Studium, Ausbildung, Proaktikum o.ä.) dahinter. rgds
Axel S. schrieb: > Bei derartig langen Haltezeiten macht man das sinnvoll digital. Ok, ich begrenze meine Aussage "sinnvollerweise" auf die Forderung "darf nur analog sein". Natürlich würde man vorteilhafterweise einen ADC vorn hin machen, dann ein Latch, das auf Knpfdruck den Wert speichert und dahinter einen DAC. Damit es kleiner wird, nähme man einen 6 Pin uC der einen ADC und einen schnellen PWM Generator hat. Und wäre so mit 1 IC und 20 Zeilen Code fertig...
Lothar M. schrieb: > Axel S. schrieb: >> Bei derartig langen Haltezeiten macht man das sinnvoll digital. > Ok, ich begrenze meine Aussage "sinnvollerweise" auf die Forderung "darf > nur analog sein". > > Natürlich würde man vorteilhafterweise einen ADC vorn hin machen, dann > ein Latch, das auf Knpfdruck den Wert speichert und dahinter einen DAC. > Damit es kleiner wird, nähme man einen 6 Pin uC der einen ADC und einen > schnellen PWM Generator hat. Und wäre so mit 1 IC und 20 Zeilen Code > fertig... Genau das macht das IC DS4303 von Maxim.
Helmut S. schrieb: > Genau das macht das IC DS4303 von Maxim. Das ist ja ein wilder Hack, den muss ich mir merken... ;-)
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Lothar M. schrieb: > Helmut S. schrieb: >> Genau das macht das IC DS4303 von Maxim. > Das ist ja ein wilder Hack, den muss ich mir merken... ;-) Merke ich mir auch, zudem der Preis bei ca. 4 Euro/Stück liegt.
Urban schrieb: > Merke ich mir auch, zudem der Preis bei ca. 4 Euro/Stück liegt. Na ja, in Stückzahlen auch nur 2EUR35 aber das ist auch eine MENGE Geld. rgds
6a66 schrieb: > Urban schrieb: >> Merke ich mir auch, zudem der Preis bei ca. 4 Euro/Stück liegt. > > Na ja, in Stückzahlen auch nur 2EUR35 aber das ist auch eine MENGE Geld. Das soll doch jetzt ein Scherz sein? Für mich sind das Peanuts. Da der TO schrieb(1): "... ich benötige eine Sample and Hold Schaltung ...", denke ich, dass das für ihn eine Lösung sein kann. (1) Hervorhebung von mir
Analogspeicher gehen auch für lange Zeiten. In den späten 70ern gab es die Signalverarbeitung nur rein analog, das funktionierte aber auch. Verwendet wurden Op-Standardschaltungen. Ich erinnere mich an einen Basislinienspeicher mit einem 10-µF-Folienkondensator in der Rückführung eines LM709 (!) (warscheinlich ausgesucht). Der Wert blieb 1 Stunde stabil. Mit 4 parallelen 10-µF-Kondensatoren und besserem OpV blieb er den ganzen Tag stehen. Rechne mal die Zeitkonstante mit den Leckströmen moderner Bauteile aus... Gruß - Werner
Werner H. schrieb: > Ich erinnere mich an einen > Basislinienspeicher mit einem 10-µF-Folienkondensator in der Rückführung > eines LM709 (!) (warscheinlich ausgesucht). Da war aber mit ziemlicher Sicherheit noch ein Dual-FET (2N3955 oder U232) dazwischen oder eine Kreuz-Knobel Schaltung zur Kompensation des OP-Eingangsstroms.
Gästchen schrieb: > Die Aufladezeit des > Kondensators soll somit sehr kurz sein Wieviel ist "kurz"? Bedenke, dass die treibende Schaltung umso mehr Strom liefern muss, je schneller die Aufladung stattfinden soll, und je größer der Kondensator ist. Vielleicht kannst du den Taster selbst ja benutzen um den Kondensator zu schalten. Reedrelais sind auch problemlos. Im Übrigen ist das, wie Werner45 schon schrieb, keine besondere Herausforderung. Lediglich auf die Qualität des Speicherkondensators hinsichtlich dielektrischer Nachwirkungen (soakage) solltest du achten. Von den bezahlbaren Materialen ist da ein PP-Dielektrikum am besten (MKP-Typen). Axel S. schrieb: > Nehmen > wir mal an, der Kondensator hätte bei 1V einen Leckstrom von 1µA. Dann ist das kein Kondensator, sondern ein 1MOhm Widerstand.
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P.S.: Ich habe etwas ähnliches vor einer Ewigkeit mal mit dem ZN425 gemacht. Digital, ohne µC und ohne Speicherkondensator, Haltezeit: ewig. Iirc brauchts ausser dem ZN425 nur noch ein simples CMOS-Gatter und einen Opamp. Soll ich mal schauen, ob ich die Schaltung noch finde?
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Vor langer Zeit habe ich mal sowas gemacht wie auf dem Bild. Kernstück ist natürlich der Kondensator C1, der natürlich hochwertig sein soll. Danach kommt ein CA3140 mit MOSFET-Eingang, der einen Eingangsstrom von 10 pA (typ.) hat. Umgeschaltet habe ich damals mit CMOS-Schaltern, das waren noch die CD4016, die es heute fast nicht mehr gibt und durch die gebräuchlicheren CD4066 ersetzt wurden. Um den Leckstrom der Schalter zu verringern, habe ich bei den Schaltern ein wenig mehr Aufwand getrieben: Zwei Schalter SW1 und SW2 in Reihe, dazu einen invertiert angesteuerten Schalter SW3, der das Potential am Punkt zwischen SW1 und SW2 auf das Ausgangspotential anhebt. Nachdem das Ausgangspotential nur um die Offsetspannung von der Kondensatorspannung abweicht, liegt im Hold-Zustand am Schalter SW2 nur die Offsetspannung an, wodurch der Leckstrom durch SW2 drastisch reduziert wird. Die Schalter sollten break-before-make funktionieren, dann kann man sich eigentlich auch den Widerstand R2 sparen.
Hallo,
ich bedanke mich für die ganzen Antworten. Es sind sehr interessante
Vorschläge dabei. Zusammenfassend scheint wichtig zu sein, dass die
Kondensatoren hochwertig mit geringen Leckströmen sein müssen. Die
verwendeten OPs sollten geringe Eingangsströme im pA Bereich haben. Als
Schalter werde ich wie vorgeschlagen welche mit "break before make"
Technologie verwenden.
>Soll ich mal schauen, ob ich die Schaltung noch finde?
Gerne. Ich wäre auch interessiert an solch einer Lösung. Die Aufgabe ist
es zwar die Schaltung analog zu realisieren, aber es wäre auch sehr
interessant ob es evtl. so günstiger realisierbar ist.
Gerne auch weitere Vorschläge. Ich freue mich über jede Idee und
Beispielschaltung.
Moin, <Opa erzaehlt vom Krieg> In der Zeit, als noch Ultraschallfernbedienungen verwendet wurden, gab's bei Grundig Supercolor Fernsehern auch Analogspeicher fuer die Werte von Helligkeit, Farbkontrast und Lautstaerke. Das waren irgendwelche in Glibber vergossenen Kondensatoren und Feldeffekttransistoren. Die haben die Einstellungen ueber Tage speichern koennen. Diese Dinger sind aber recht schnell aus den TVs verschwunden. D.h. man kann das prinzipiell zwar machen, es gibt aber doch mittlerweile andere, bessere Moeglichkeiten. </Opa erzaehlt vom Krieg> Gruss WK
Edi R. schrieb: > Um den Leckstrom der Schalter zu verringern, habe ich bei den Schaltern > ein wenig mehr Aufwand getrieben: Das ist vermutlich nicht nötig, denn Gästchen schrieb: >>>>>> mit einem Taster manuell sampeln Wenn der Schalter tatsächlich ein manueller Taster ist, der mit nicht allzu langer Leitung angeshlossen werden kann, dann kann man sich die Make-Break Geschichte sparen. Denn der mechanische Taster hat von sich aus hoffentlich einen vernachlässigbaren Leckstrom. Wenn nicht, müsste an dieser Stelle nachgebessert werden...
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Hp M. schrieb: > Axel S. schrieb: >> Nehmen >> wir mal an, der Kondensator hätte bei 1V einen Leckstrom von 1µA. > > Dann ist das kein Kondensator, sondern ein 1MOhm Widerstand. Super!!! Habe mich beim ersten lesen schon gefragt wo es wohl solch niederohmigen Kondensatoren geben mag... :-))
Was ich eigentlich sagen wollte, R3 nebst Überbrückung hat doch keinen Sinn, oder? Er muß, um den Messwert nicht zu verfälschen, klein sein gegenüber dem Eingangswiderstand des OPs. Und dadurch bestimmt doch auch nur der Eingangswiderstand des OPs die Entladezeit?
Dergute W. schrieb: > <Opa erzaehlt vom Krieg> Ja, kenne ich auch noch. Geladen/Entladen wurde über die Resonanzspannung des Schwingkreises vom US-Empfänger. Die Spannung am Kondensator wurden über eine Glimmlampe von der Speisung abgetrennt. Funktionierte erstaunlich gut - bis sich mal eine Fliege in die Kammer verirren konnte und den Kondensator recht schnell entladen hatte ...
Die Speicherkondensatoren in einer SSD speichern auch analog (8 Spannungswerte = 3Bit). Nach einem Jahr sollte man eine SSD aber wieder unter Spannung setzen zum Auffrischen.
1V und 10mV Drift... da reihen ja 8 bit. Es soll nur ohne µC sein.... Also mal suchen ob es noch Wandler mit 8 bit Parallelausgang, Latch und 8bit DA .. zur Not R2R und Amp... geht also ohne µC digital :)
6a66 schrieb: > Urban schrieb: >> Für mich sind das Peanuts. > > In Serienprodukten .... > > rgds Aber klar. rotz
Bei der analogen Loesung mit dem Speicherkondensator sollte man auch die dielektrische Absorption des Kondesnator beachten!
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