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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Diodenbeschaltung


Autor: Peter Peter (pete2805)
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Hallo Leute,

ich hätte eine kurze Frage zum beiliegenden Schaltplan.
Wozu dienen die beiden Dioden D2 und D3?
Ist das ein Verpolungsschutz?


VG,
Peter

Autor: Timo (Gast)
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Peter L. schrieb:
> Ist das ein Verpolungsschutz?

nein, die verhindern das die Ausgangsspannung größer als die 
Versorgungsspannung(+5V) oder kleiner als GND wird.

Möglicherweise als Schutz gegen von außen anliegende Spannung am 
Ausgang.

Autor: Stefanus F. (stefanus)
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Ich schätze, die sollen den OP-Amp vor zu hoher oder zu niedriger 
Fremdspannung beschützen, die bei falscher Verwendung über den Ausgang 
herein kommt.

Autor: Reinhard ## (gruebler)
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Stefan U. schrieb:
> Ich schätze, die sollen den OP-Amp vor zu hoher oder zu niedriger
> Fremdspannung beschützen, die bei falscher Verwendung über den Ausgang
> herein kommt.

Und wer schützt die Dioden?
Ich denke, die Dioden sind Sinnlos.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Reinhard #. schrieb:
> Und wer schützt die Dioden?
Das war auch mein erster Gedanke...

> Ich denke, die Dioden sind Sinnlos.
Der C8 stimmt mich auch ein wenig nachdenklich.

Autor: Zitronen Falter (jetztnicht)
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Die Schaltung ist maximalkrasser Murks.

Der PT1000 macht 0.3%pro Grad.
Ist dein spannungregler stabiler wie 0.3% pro Grad ?

Output-voltage temperature stability  TJ = 0°C to 125°C : 0.7%V

Ein Spannungsregler, wie der LM317 braucht einen gewissen Minimalstrom 
am Steuerausgang.Der ist :

ADJUST terminal current 50-100 μA

Oops.

Autor: Daniel V. (danvet)
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Peter P. schrieb:
> Hallo Leute,
>
> ich hätte eine kurze Frage zum beiliegenden Schaltplan.
> Wozu dienen die beiden Dioden D2 und D3?
> Ist das ein Verpolungsschutz?
>
>
> VG,
> Peter

Nein, ich denke das soll lediglich ein ESD-Schutz sein. Funktional haben 
diese Dioden keine Auswirkung.
Der C8 könnte auch in diese Richtung zielen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Stefanus F. (stefanus)
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ESD Schutz beim LM741 - macht auch keinen Sinn. Das ist doch kein CMOS 
Bauteil.

Autor: Migel Chen (migelchen)
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Daniel V. schrieb:
> Nein, ich denke das soll lediglich ein ESD-Schutz sein. Funktional haben
> diese Dioden keine Auswirkung.
> Der C8 könnte auch in diese Richtung zielen.

Sofern das wirklich einfache Dioden sind (1N4007 / 1N4148) könnte das 
ein plumper Versuch Versuch für eine ESD-Schutz-Beschaltung sein.

C8 ist vielleicht sogar gar nicht so blöde.
Er sorgt mit R8 für eine Verzögerung am Ausgang des OPVs, wodurch 
leichte Messwertschwankungen verhindert werden, da der C8 kleine 
Schwankungen noch ausgleicht. Für ein grobes Thermometer kann man 
durchaus so machen.


Gruß
Migelchen

Autor: U. M. (oeletronika)
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Hallo,
> Oh D. schrieb:
> Die Schaltung ist maximalkrasser Murks.
Naja, es ist keine Superpräsisionsschaltung, aber deine Einschätzung ist 
etwas übertrieben pessimistisch.
Wir wissen ja auch nicht, wofür die Meßschaltung verwendet werden soll.

> Der PT1000 macht 0.3%pro Grad.
> Ist dein spannungregler stabiler wie 0.3% pro Grad ?
> Output-voltage temperature stability  TJ = 0°C to 125°C : 0.7%V
Damit hast du deine Frage selbst beantwortet.
Bei max. 0,7% Drift im Bereich 0-125°C ist die Änderung max. ca. 
0,006%/K, also deutlisch stabiler als 0,3% pro Grad .

Da der Regler in solcher Anwendung sicher nicht bis 125°C Umgebungstemp. 
betrieben wird, sieht die Sache in Praxis noch viel besser aus.
Der Driftgradient ist erfahrungsgemäß an den Grenzen des zulässigen 
Temperatuerbereichs am größten.
Von +15...+35°C würde ich mit kaum mehr als ca. 0,1% Fehler rechnen.

> Ein Spannungsregler, wie der LM317 braucht einen gewissen Minimalstrom
> am Steuerausgang.
Ja, dafür ist extra R9 mit dran.

> Der ist : ADJUST terminal current 50-100 μA
Aber dann geben doch bitte auch die Bedingungen dazu an, welche im 
Datenblatt mit dabei stehen
-> "over full operating temperature range"

Wenn der PT100 mit 0,5...1mA bestromt wird, dann sind die ca. 50uA am 
Adjusteingang auch kein Problem.
Gruß Öletronika

Autor: Mani W. (e-doc)
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Migel C. schrieb:
> Sofern das wirklich einfache Dioden sind (1N4007 / 1N4148) könnte das
> ein plumper Versuch Versuch für eine ESD-Schutz-Beschaltung sein.

Na ja!


Von außen (vom Messgerät) wird wohl kaum Überspannung kommen,
darum sind die 2 Dioden eigentlich nutzlos...

: Bearbeitet durch User
Autor: Cyborg (Gast)
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Stefan U. schrieb:
> ESD Schutz beim LM741 - macht auch keinen Sinn. Das ist doch kein CMOS
> Bauteil.

Wie kommst du denn auf dieses Fossil? In der Schaltung fehlen doch
alle Typen und Werte. Wenn es ein TLC 074 o.ä. wäre, hättest du schon
CMOS.
Die Dioden sind wohl nur Angstdioden, aber bei einer RC-Beschaltung
nutzlos. Bei einer CR-Beschaltung sieht das schon anders aus.

Autor: Mani W. (e-doc)
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Cyborg schrieb:
> Wenn es ein TLC 074 o.ä. wäre, hättest du schon
> CMOS.

Wird wohl ein 324 sein, und so ein kleiner Kondensator paralell
zum Temperaturfühler würde auch nicht schaden...

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Sehr gut gefällt mir hier übrigens der dreipolige Anschluss des NTC.

Und der R9. Mich würden die Bauteilwerte der Schaltung interessieren, 
dann könnte man abschätzen, wofür der gebraucht wird... ;-)

Autor: Manfred (Gast)
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Lothar M. schrieb:
> Und der R9.
Der dürfte die Grundlast für den Stromregler sein.

Autor: Peter Peter (pete2805)
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Sorry, habe ganz vergessen, dass die Bauteile nicht beschriftet sind.
Anbei ist die Stückliste:

Autor: Peter Peter (pete2805)
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Migel C. schrieb:
> Sofern das wirklich einfache Dioden sind (1N4007 / 1N4148) könnte das
> ein plumper Versuch Versuch für eine ESD-Schutz-Beschaltung sein.

Könntet ihr mir nochmal genauer erklären, was es mit der 
ESD-Schutz-Beschaltung auf sich hat und warum diese Beschaltung mit den 
zwei Dioden nicht sehr sinnvoll ist?
Wie würde denn eine Vernünftige alternative aussehen bzw. brauche ich 
den ESD-Schutz überhaupt in diesem Fall?

Autor: Peter Peter (pete2805)
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Migel C. schrieb:
> C8 ist vielleicht sogar gar nicht so blöde.
> Er sorgt mit R8 für eine Verzögerung am Ausgang des OPVs, wodurch
> leichte Messwertschwankungen verhindert werden, da der C8 kleine
> Schwankungen noch ausgleicht. Für ein grobes Thermometer kann man
> durchaus so machen.

Das mit dem R8 und C8 ist mir leider auch noch nicht so klar. Wodurch 
genau entsteht die Verzögerung und was bringt mir das?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Manfred schrieb:
> Der dürfte die Grundlast für den Stromregler sein.
Ja, der ist auch so eine Designschwäche...
Mal angenommen, der soll 1mA bereitstellen und ist mit einem LM317 
aufgebaut, dann funkt der Strom aus dem Adjustment Pin mit 50..100uA 
auch ganz hübsch mit rein. Aber dank der vielen Potis kann man den 
Offset ja "wegdrehen"...

Autor: Peter R. (pnu)
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Mit welcher Spannung der Ausgangs-OP betrieben wird, ist leider nicht 
angegeben. (Echte 0....5V würde der aber ohne andre Spannungsversorgung 
als 5V kaum bringen).

Jedenfalls wären bei 12V oder 15V Betriebsspannung die beiden Dioden 
eine Spannungsbegrenzung für den Fall, dass der Verstärker mehr als 5,6V 
Ausgangsspannung ausgibt oder in den negativen Ausgangsspannungsbereich 
kommt.

R8 zusammen mit R an X3-2 kann dann den Ausgangsspannungsbereich auf 
0..5V eingrenzen.

Ausgänge von OPamps sind niederohmig, also gegen ESD weitaus 
unempfindlicher
Außerdem ist der Ausgang innerhalb einer Schaltung, wo ESD 
unwahrscheinlich ist.

Sinn hat wohl eher ein ESD-Schutz am Eingang, wo lange Leitungen 
angeschlossen werden, oder wo mal Klemmen geöffnet werden um andre 
Sensoren anzuschließen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Migel Chen (migelchen)
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Mani W. schrieb:
> Na ja!
>
> Von außen (vom Messgerät) wird wohl kaum Überspannung kommen,
> darum sind die 2 Dioden eigentlich nutzlos...

Bei ESD-Schutz geht es auch darum, dass man "potentielle" Überspannung 
ableiten kann.
Wie wahrscheinlich diese sind, spielt hierbei keine wichtige Rolle.
ESD ist auch hauptsächlich bei Produktabsicherungen notwendig.
Für den fixen Aufbau, wie es der TO hier aufzeigt, sind die Dioden aber 
wirklich unnötig. :)

Gruß
Migelchen

Autor: Migel Chen (migelchen)
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Peter P. schrieb:
> Wie würde denn eine Vernünftige alternative aussehen bzw. brauche ich
> den ESD-Schutz überhaupt in diesem Fall?

Das käme darauf an, was du mit deinem Messgerät machen möchtest.
Wenn du es verkaufen möchtest, wirst du um gewisse Absicherungsmaßnahmen 
gegenüber externer Überspannungen (Abhängig vom Aufbau, zugängliche 
Metallteile) und anderer Tests nicht herumkommen.

Für deine jetztige Anwendung ist es aber nicht wirklich relevant, denke 
ich.
(Ich lasse mich aber gerne korrigieren) :)

Peter P. schrieb:
> Das mit dem R8 und C8 ist mir leider auch noch nicht so klar. Wodurch
> genau entsteht die Verzögerung und was bringt mir das?

Ganz populärwissenschaftlich:
R8 bildet mit dem C8 einen Tiefpassfilter, was bedeutet, dass kurze / 
schnelle Änderungen des OPV-Ausgangssignals bei dir nicht sofort am 
Ausgang zu sehen sind.
Denn lädt oder entlädt man einen Kondensator ist die Zeit zum erreichen 
des Endpunktes von der Zeitkonstanten "Tau" abhängig" (T = R*C).
Das heißt, der Widerstand R8 begrenzt den Stromfluss in den Kondensator 
C8, wodurch es "länger" braucht, um den Kondensator zu laden oder 
entladen.

Ich hoffe, dieser sehr grobe Ausschnitt hilft dir ein Stück weiter.
Ergänzungen sind natürlich immer willkommen.


Gruß
Migelchen

: Bearbeitet durch User
Autor: Thomas Schaerer (thom45)
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Wenn C8 mit seinen 100 nF, und vorausgesetzt es ist ein Kerko, nicht 
wäre, könnten die Dioden D2 und D3 als ESD-Schutz dann Sinn machen, wenn 
wegen relativ (was das auch immer heisst) langer Leitung, das Risiko 
besteht, kurzzeitige hohe Spannungsimpulse "einzufangen".

Diese Dioden müssen kaum Leistung ertragen, weshalb es mit 1N914 
(1N4148) geht. Wichtig bei diesen Dioden ist, dass die Recovery-Time mit 
4 ns sehr kurz ist. Noch etwas besser wären Schottky-Dioden z.B. BAT85 
die mit 5 ns praktisch gleich schnell sind, jedoch eine etwas niedrigere 
Schwellenspannung haben. Dadurch verbessert man in einem Moment der 
ESD-Einwirkung, die Chance, dass es nicht zum Latchup-Effekt kommt, der 
das CMOS-IC in die ewigen Elektronenjagdgründe befördern würde.

Wichtig wäre dann noch, dass es in der Nähe des Opamps an der Speisung 
Abblock-Kerko hat mit, wie üblich, 100 nF.

Aber diese Dioden-ESD-Massnahmen sind hier nicht nötig, weil am Ausgang 
C8, falls ein Kerko, ESD-Impulse absorbieren würde. Gemeint wäre zum 
Beispiel ein ESD-Impuls, der passieren kann, wenn ich von einem 
Kunststoffstuhl aufstehe, mich dabei auf 1000 V auflade und mich beim 
Berühren des Opamp-Ausganges über den C8-Kerko entlade. :-)

Gruss
Thomas

Autor: Dirk F. (Gast)
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Die Dioden sind nur dafür da, wenn am Sensor Pt100 ein Drahtbruch oder 
Kurzschluss auftritt.
Dann begrenzen die Dioden die Spannung auf -0,7V....+5,7V  die zum ADC 
geht, um diesen zu schützen.

Autor: Sebastian S. (amateur)
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Für mich sind das sinnfreie Angstdioden.
Da die Schaltung mit 5 V gespeist wird, dürfte es den Beteiligen schwer 
fallen viel mehr als 5V Ausgangsspannung zu liefern.
Für Peaks, bei einer thermischen Messung, besteht wohl keine Quelle. 
Darüber hinaus würde diesen wohl der Kondensator (C8), zusammen mit dem 
Widerstand (R8), den Gar ausmachen.
Vor allem, da man ja bei solch niedrigen Spannungen sowieso ordentlich 
geschirmte Messleitungen verwenden sollte, oder zumindest kräftig 
verdrillte.
Für Entladungen im Rückwärtsgang sind die Dioden etwas zu langsam und 
kraftlos.

Diskussionen wie:

>Der PT1000 macht 0.3%pro Grad.
>Ist dein spannungregler stabiler wie 0.3% pro Grad ?

Finde ich aber immer noch lustig. Wie auch X2 beweist.

Autor: Mani W. (e-doc)
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Dirk F. schrieb:
> Die Dioden sind nur dafür da, wenn am Sensor Pt100 ein Drahtbruch oder
> Kurzschluss auftritt.
> Dann begrenzen die Dioden die Spannung auf -0,7V....+5,7V  die zum ADC
> geht, um diesen zu schützen.

Und woher kommt dann -0,7...+5,7 Volt, wenn der OPV nur mit 5 Volt
gespeist wird?

Autor: Klaus Ra. (klara)
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U. M. schrieb:
> Wenn der PT100 mit 0,5...1mA bestromt wird, dann sind die ca. 50uA am
> Adjusteingang auch kein Problem.

In dem Schaltplan ist ein PT1000 aufgeführt. Dieser sollte mit weniger 
als 300µA bestromt werden, da sonst die Eigenerwärmung des Sensors eine 
Rolle spielt.


Als Konstantstromquelle ist der LM334 interessant, wenn man basteln 
möchte. Man kann ihn mit zwei Widerständen und einer Diode selber 
temperaturstabil machen. Siehe dazu Seite 8 des Datenblattes.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm334.pdf

Ich habe auf einem TO92 Gehäuse die zusätzlichen Bauteile mit 
Sekundenkleber fixiert und dann "verdrahtet". Mit Lupe geht das relativ 
easy. Das ganze Gebilde wird zum Schluss mit Schrumpfschlauch thermisch 
isoliert, zumindest werden die Bauteile dann gleichmässiger den 
Temperaturänderungen unterworfen. Meine Werte:

R1 = 680 Ohm 1%
R2 = 4,7 K 1%

Temperatur Konstantstrom
24°C       264,3 uA
35°C       264,0 uA
32°C       264,0 uA
30°C       264,0 uA
28°C       264,0 uA
27°C       264,1 uA
24°C       264,3 uA

Die Diode war ähnlich einer 1N4148. Die Durchflussspannung beeinflusst 
natürlich das ganze Gebilde. Wenn man jedoch Dioden aus einer Charge 
kauft ist die Streuung in gewisser Weise minimiert, so dass man nur 
einmal die Widerstandswerte ermitteln muss.

Reichelt nimmt für den LM334 TO92 0,52€.


mfg Klaus

: Bearbeitet durch User

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