Hallo Leute,
ich beschäftige mich gerade mit dem Zero-Crossing-Detector aus "The Art
of Electronics, Third Edition" auf Seite 269 unten rechts in der Ecke.
Für alle die das Buch nicht haben, habe ich das Schematic mal als .png
angehängt.
Ich würde gerne mal eine Erläuterung dazu haben:
Vorne bei Input kann man mit beliebigem AC-Signal bis mehreren hundert
Volt Amplitude rein.
R1/D1/D2 begrenzen das auf ca -0.6 bis ca 5.6 V. Das ist logisch.
Da der LM393 aber unter -0.3V am Eingang merkwürdige Effekte hat, bilden
R2/R3 nochmals einen Spannungsteiler um die negativ-Amplitude auf mehr
als -0.3V zu begrenzen. Auch das ist logisch.
R7 ist der Pull-Up -> auch logisch.
R5 und R6 machen die Hysterese. Auch logisch.
Jetzt zu meinen Fragen:
R4, der 2.7 M-Ohm Widerstand gegen 5V. Was genau macht der? Laut dem
Buch wird er benötigt, um die Hysterese symmetrisch um den 0V Punkt zu
halten? Aber wie man die Größe bestimmt keine Ahnung? Ob ich den weg
lasse oder drinnen lasse macht laut Simu keinen unterschied.
Zweite Frage: Was macht der 330pF Kondensator am negativen Eingang. Da
steht auch nichts dabei.
Dritte Frage: der C2 soll ein "Speed-Up Capacitor" sein. Dazu findet man
im Internet dass er angeblich die Schaltflanke verschnellert und im
Bereich bis 10 pF liegen sollte.
Leider macht die Simu auch hier keinen Unterschied ob mit oder ohne
diesen Kondensator, die Steilheit bleibt konstant?
Wäre nett wenn mir jemand meine Fragen beantworten könnte.
Vielen Dank.
Der 2,7 M Widerstand sorgt dafür das die Schaltschwelle etwa bei 0 V für
das AC Signal liegt. Allerdings kommen mir R4 und R5 etwas groß vor um
in den Bereich zu kommen, wo der LM393 gut arbeitet. Wenn die
Widerstände kleiner wären, wäre R4 auch wichtiger. Im Prinzip sollte
etwa R4 = 2 R5 R3/R6 sein. Wenn man R3=R6 gewählt hätte wäre es
offensichtlicher.
In dem Moment in dem der Komparator umschaltet fließt ein wenig Strom am
Eingang. C1 sorgt für die kurze Zeit des Umschaltens für eine kleine
Impedanz am Eingang und erlaubt so ggf. ein etwas schnelleres schalten.
Das Modell vernachlässigt ggf. den Effekt des Eingangsstromes.
Zusätzlich filtert C1 das Signal noch etwas und reduziert so ggf. die
Empfindlichkeit auf Rauschen.
Bert schrieb:> Dritte Frage: der C2 soll ein "Speed-Up Capacitor" sein.
Ist doch klar. R5 ist für die Mitkopplung zuständig und C2 sorgt für
hochfrequente Signalanteile (Schaltflanken) für zusätzliche Mitkopplung
> Leider macht die Simu auch hier keinen Unterschied ob mit oder ohne> diesen Kondensator, die Steilheit bleibt konstant?
Wenn du keinen Effekt siehst, mach den Kondensator doch mal etwas größer
(bspw. 1nF, falls der OP das mitmacht und nicht mangels Phasenreserve
anfängt wild zu schwingen).
Hallo Leute, danke für eure Antworten.
Das einzigste was ich nun immer noch nicht verstehe jetzt ist der R4.
Gut hier steht nun die Formel. Aber ich verstehe es Schaltungstechnisch
trotzdem nicht :P
Lurchi schrieb:> Der 2,7 M Widerstand sorgt dafür das die Schaltschwelle etwa bei 0> V für> das AC Signal liegt. Allerdings kommen mir R4 und R5 etwas groß vor um> in den Bereich zu kommen, wo der LM393 gut arbeitet. Wenn die> Widerstände kleiner wären, wäre R4 auch wichtiger. Im Prinzip sollte> etwa R4 = 2 R5 R3/R6 sein. Wenn man R3=R6 gewählt hätte wäre es> offensichtlicher.
Hast du vlt. irgendwo einen Link parat wo das nochmals genauer erklärt
ist?
Simulation hilft manchmal, Fragen ist gut, aber elbst mal
nachbauen und dann nachschauen ist nicht verboten!
Lass doch mal den R4 weg - wird das Ausgangssignal (besonders
bei kleinen (!) Eingangswechselspannungen) unsymmetrischer???
Carol schrieb:> Simulation hilft manchmal, Fragen ist gut, aber elbst mal> nachbauen und dann nachschauen ist nicht verboten!>> Lass doch mal den R4 weg - wird das Ausgangssignal (besonders> bei kleinen (!) Eingangswechselspannungen) unsymmetrischer???
Hattest Recht, habe den Effekt nun gesehen, danke.
Ralf = Bert?
Bert schrieb:> da der LM393 aber unter -0.3V am Eingang merkwürdige Effekte hat,
Im DB von TI steht, das der "Common-mode input-voltage range" zwischen 0
und Vcc-2V liegt. Du betreibst ihn außerhalb der Spezifikation :-/
Anmerken möchte ich, das es besser wäre auf kleinere E-Reihen
(Widerstände; Kondensatoren) aufzuspringen... die Werte hat doch keiner
in der Grabbelkiste :-P
Vorne bei Input kann man mit beliebigem AC-Signal bis mehreren hundert
Volt Amplitude rein.
Vorsicht keine galvanische Trennung!
wenn trotzdem an 230VAC dann R1 > 1 Watt, da gibts bessere Varianten,
z.B.:
http://www.dextrel.net/diyzerocrosser.htm
Habe die Schaltung heute mal praktisch aufgebaut.
Man hat auf dem Oszi deutlich gesehen, dass die Flanken besser wurden
wenn der 5 pF Kondensator drinnen war oder nicht.
Auch der Filter-Kondensator hat die Stabilität gesteigert.
K.O. Kriterium im Moment sind die Dioden am Anfang.
Habe jetzt 1N4150 eingelötet und bei ca 350 kHz wird das Schaltverhalten
von denen recht merkwürdig, sodass das Signal am Ausgang auch nicht mehr
passt. Teilweise überspringt der Komparator vom Eingangssinus manche
Zyklen komplett
Was müsste ich denn tun, die Schaltung bis ca. 1 MHz stabil zu bekommen?
Bei 350 kHz läuft die Schaltung aber auch nur deswegen noch stabil weil
ich die Amplitude auf +/- 10V erhöht habe, was aber schon recht viel
ist.
Bert schrieb:> Was müsste ich denn tun, die Schaltung bis ca. 1 MHz stabil zu bekommen?
einen schnelleren Komparator wählen... Alter aber brauchbarer Typ wäre
z.B. ein LM311.
Was wäre denn eine gute Wahl für Eingangsdiode?
Passt die 1n4150?
Könnte ich theoretisch den Switching-Speed der Dioden erhöhen wenn ich
den Eingangswiderstand kleiner mache um den Schaltstrom zu erhöhen?
Bert schrieb:> Was müsste ich denn tun, die Schaltung bis ca. 1 MHz stabil zu bekommen?
Warum willst Du eine Schaltung derart mißbrauchen?
Diese hier ist für 50Hz gedacht, um z.B. Triacs zu steuern.
Für 1MHz nimm z.B. die Komparatorschaltung eines Frequenzmessers.
schematic.PNG
(7,2 KB)
