Spannungsreferenz an OpAmp durchschalten

#5208237
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Hi,

ich versuche derzeit mit möglichst wenigen und günstigen Bauelementen 
die Referenzspannung eines LM385 an einen LT1360 OpAmp durchzuschalten. 
Zur Simulation nutze ich LTspice. Die Steuerspannung soll zwischen 3.3 V 
bis 5 V betragen.

Was mich nun stört, ist die negative Spannung in den Aus-Phasen der 
Pulse.

Was kann ich verbessern, oder gibt es einen anderen Ansatz, der nicht 
gleich einen weiteren OpAmp erfordert?

vielen Dank und viele Grüße
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Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #5208241
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Traubensaft .. schrieb:
> Was mich nun stört, ist die negative Spannung in den Aus-Phasen der Pulse.
Was hättest du denn gern stattdessen?
Und warum schaltest du die Referenz da eigentlich weg?

> Was kann ich verbessern, oder gibt es einen anderen Ansatz?
Was ist denn das Ziel dieser ganzen Aktion?
Willst du da nacheinander mehrere unterschiedliche Quellen auf den OP 
schalten?
Gast #5208243
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Sieht aus, als wenn die durch die Gate-Source-Kapazität bedingt ist.
Versuch mal, R3 zu verringern.
mfG

Edit: wenns denn so ist, wirst du einen zweiten Transistor nach Masse 
brauchen, der invers angesteuert wird. Oder gleich 1/3 4053, die sind 
für Sowas gedacht.
Gast #5208248
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Traubensaft .. schrieb:
> Was mich nun stört, ist die negative Spannung in den Aus-Phasen der
> Pulse.

Und das von den 2,5V des LM385 wegen der Gate_Source-Spannung des Mosfet 
nur 1,2V am Ausgang erscheinen, stört dich nicht?

Überhaupt bestimmt die Spannung Vpulse die Ausgangsamplitude, nicht dem 
LM385.

Die negative Spannung kommt von der Gateladung der Mosfet. Die fließt ja 
in Source.
Gast #5208271
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Lothar M. schrieb:
> Wenn nur Uref oder 0V herauskommen sollen, dann könnte ich mir die
> Lösung sogar nur mit dem einen Mosfet vorstellen, der U1 gegen GND
> kurzschließt...

Dachte ich mir auch, aber eine Simulation zeigt, dass die 
Millerkapazität auch in der Variante wirkt. (Hast du die damals 
gefunden? :-))

Warum nicht den OPA nur einseitig versorgen, so dass er am Ausgang gar 
nicht in den negativen Bereich kommen kann?

Außerdem: in der Ursprungsschaltung ist die Ansteuerung mit nur 3.3V 
eines auf 1.25V liegenden FETs schon grenzwertig.
#5208298
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Lothar M. schrieb:
> Traubensaft .. schrieb:
>> Was mich nun stört, ist die negative Spannung in den Aus-Phasen der Pulse.
> Was hättest du denn gern stattdessen?

Ich möchte den Input des OPV zwischen 1.24 V und 0 V schalten.

Lothar M. schrieb:
> Was ist denn das Ziel dieser ganzen Aktion?
> Willst du da nacheinander mehrere unterschiedliche Quellen auf den OP
> schalten?

Nein, nur die die eine Quelle oder eben GND.

Lothar M. schrieb:
> Wenn nur Uref oder 0V herauskommen sollen, dann könnte ich mir die
> Lösung sogar nur mit dem einen Mosfet vorstellen, der U1 gegen GND
> kurzschließt...

Habe ich probiert. Sieht aber nicht besser aus (Anhang).

HildeK schrieb:
> Warum nicht den OPA nur einseitig versorgen, so dass er am Ausgang gar
> nicht in den negativen Bereich kommen kann?

Dann komme ich doch nicht an die 0 V ran. Und wie weit ich ran komme, 
hängt dann doch stark von Temperatur und Toleranzen ab, nehme ich an? 
Das ist mir zu unsauber.

HildeK schrieb:
> Außerdem: in der Ursprungsschaltung ist die Ansteuerung mit nur 3.3V
> eines auf 1.25V liegenden FETs schon grenzwertig.

Stimmt schon. Hier: 
https://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht habe ich 
gesehen dass der IRLML6244 mit 0.5 - 1.1 V UGS(th) angegeben. Und bei 
3.3 V - 1.24 V = 2.06 V bleibt noch fast das Doppelte zuverlässig übrig.

R. M. schrieb:
> Oder gleich 1/3 4053, die sind für Sowas gedacht.

Ist das die einzige Variante so was sauber umzusetzen? Ich wollte mir 
weitere ICs eigentlich sparen. Zumal ich -wenn ich nur 1/3 nutze- wieder 
'ne Menge Platz verschwende. Ich dachte so etwas einfaches schafft man 
vielleichtn noch mit diskreten Bauelementen.
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Gast #5208312
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Traubensaft .. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Traubensaft .. schrieb:
>>> Was mich nun stört, ist die negative Spannung in den Aus-Phasen der Pulse.
>> Was hättest du denn gern stattdessen?
>
> Ich möchte den Input des OPV zwischen 1.24 V und 0 V schalten.
>
> Lothar M. schrieb:
>> Was ist denn das Ziel dieser ganzen Aktion?
>> Willst du da nacheinander mehrere unterschiedliche Quellen auf den OP
>> schalten?
>
> Nein, nur die die eine Quelle oder eben GND.

> ...
> Ist das die einzige Variante so was sauber umzusetzen? Ich wollte mir
> weitere ICs eigentlich sparen. Zumal ich -wenn ich nur 1/3 nutze- wieder
> 'ne Menge Platz verschwende. Ich dachte so etwas einfaches schafft man
> vielleichtn noch mit diskreten Bauelementen.

Naja. Wie schon gefragt: Was ist Deine Absicht? In der Netiquette ist 
auch beschrieben, warum das gefragt wird.

"Gerade am Anfang ist es immer gut zu sagen, was man insgesamt erreichen 
will und nicht so sehr Annahmen darüber zu treffen, wie man es erreichen 
könnte und dann das Wie zu hinterfragen. Oft ist der Denkfehler nämlich 
schon im Ansatz und man kann besser helfen, wenn man das Ziel des 
Fragenden kennt."

Nun, es muss sich auch nicht unbedingt um einen "Denkfehler" handeln. 
Aber dennoch kann es helfen, die Absicht in einem größeren Maßstab zu 
kennen.
Gast #5208325
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Traubensaft .. schrieb:
> Ist das die einzige Variante so was sauber umzusetzen?

Wenn es jetzt wirklich darum geht, mit Teilen aus der Bastelkiste was 
umzusetzen, musst du ihren Inhalt offenbaren ;-)
Das ein 5A-Mosfet höhere Kapazitätswerte hat, als ein reiner Signal-FET, 
ist zu befürchten.
Hin und wieder werden auch Bipolartransistoren (z.B. BC546) invers 
(Kollekor an Masse, Emitter an kurzzuschließendes Signal) für sowas wie
Beitrag "Re: Spannungsreferenz an OpAmp durchschalten"
R2=10k genutzt, das wäre mal einen Test wert.
#5208334
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@Theor

Das wird ein Photostrom-geregelter Laserdiodentreiber. Mit einer 
Puls-Spannungsquelle am Eingang des OPV funktioniert die Schaltung. Die 
simulierte Quelle soll nun durch die zu-/weg-geschaltete Referenz 
ersetzt werden.

Netiquette hin oder her - wenn ich hier die Gesamtschaltung poste, 
streiten wir uns die nächsten 100 Beiträge über den Rest des Treibers 
und lösen mein Problem nicht.
Da es sich in der Schlatung um den gleichen OPV handelt und die Referenz 
nur auf den nichtinvertierenden Eingang geschaltet werden soll (keine 
weiteren impedanzbeeinflussenden Zweige!), habe ich mir die 
Vereinfachung mit dem nichtinvertierenden Verstärker erlaubt. Und jetzt 
bitte zurück zum Thema.



Vielen Dank an die anderen, ich melde mich wieder wenn ich auf eure 
Beiträge eingegangen bin!
Gast #5208341
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Traubensaft .. schrieb:
> Stimmt schon. Hier:
> https://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht habe ich
> gesehen dass der IRLML6244 mit 0.5 - 1.1 V UGS(th) angegeben. Und bei
> 3.3 V - 1.24 V = 2.06 V bleibt noch fast das Doppelte zuverlässig übrig.

Ja, aber UGS(th) ist der Wert, bei dem ein paar hundert µA fließen 
können. Die Zeile mit RDS(on) ist wichtiger und da sind gerade noch 2.5V 
UGS spezifiziert. Dazwischen gibt es keine verlässliche Aussage. Typisch 
wird es aber wohl gehen ...

Traubensaft .. schrieb:
> HildeK schrieb:
>> Warum nicht den OPA nur einseitig versorgen, so dass er am Ausgang gar
>> nicht in den negativen Bereich kommen kann?
>
> Dann komme ich doch nicht an die 0 V ran. Und wie weit ich ran komme,
> hängt dann doch stark von Temperatur und Toleranzen ab, nehme ich an?
> Das ist mir zu unsauber.

Wie genau müssen die 0V sein? Reichen da ggf. auch 100mV? Am Ausgang des 
OPA kann auch ein Pulldown helfen, die 0V recht gut zu erreichen. Es 
muss natürlich schon einer sein, der auch die GND-Rail erreichen kann, 
wie z.B. der LM358 (der wäre aber hier vermutlich zu langsam).
#5208368
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Andrew T. schrieb:
> Du hast den Kondensator zw. + Input und GND weggelassen.
>
> Bau ihn ein, und alles wird gut. 47nF sollte reichen.

Bis der über R1 wieder aufgeladen wird dauert es ja ewig (1.3 ms!). Mein 
Signal wäre ein 1 MHz Rechteck mit 50 % Dutycycle.
Parallel zum LM385 als Stabilisierung mit 10k für R3 hat er keine 
nennenswerte Wirkung mehr.

R. M. schrieb:
> Wenn es jetzt wirklich darum geht, mit Teilen aus der Bastelkiste was
> umzusetzen, musst du ihren Inhalt offenbaren ;-)

Muss ja nicht sein :) Ich dachte nur es geht auch diskret. Ist ein IC 
hier angebracht?

Peter D. schrieb:
> z.B. ein TS5A3157

Ich habe nur +-9V und +-2.5V auf dem Board. Steuert der damit meine 2.4 
V noch zuverlässig durch? Die "analog signal range" im Datenblatt liest 
sich zumindest so.
#5208376
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HildeK schrieb:
> Ja, aber UGS(th) ist der Wert, bei dem ein paar hundert µA fließen

Darum wähle ich immer rund die doppelte Schwellspannung.

HildeK schrieb:
> Wie genau müssen die 0V sein? Reichen da ggf. auch 100mV?

Naja, schon recht genau. Wie gesagt - es soll ein analoger Lasertreiber 
werden. Und mit 100 mV am Eingang lasert der Laser im ausgeschalteten 
zusant auf rund 8 % der Leistung. Das ist unschön.
#5208409
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Traubensaft .. schrieb:
> Parallel zum LM385 als Stabilisierung mit 10k für R3 hat er keine
> nennenswerte Wirkung mehr.

Wie sollte er auch.

Kann es sein, das Dein Schaltungsverständnis eher nicht vorhanden ist?


> Und mit 100 mV am Eingang lasert der Laser im ausgeschalteten
zusant auf rund 8 % der Leistung.

Er lasert eher gar nicht, weil  8% unterhald der Schwelle sidn an der 
Lasern einsetzt.
Du kannst aber auch auf 10mV gehen (statt 100) wie es HildeK schon 
ausführt ist das Prinzip erweiterbar. Und da da eh nix mehr am Lasern.
AN 90 vom Jim Williams / LT  kann Dir helfen:
http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an90f.pdf
Gast #5208417
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Da Du ja nur eine feste Spannung schalten willst, ist ein Offset der 
Referenzspannung durch Abgleich der Versärkung abgleichbar. Die Dioden 
sollten sich allerdings auf gleicher Temperatur befinden. Die Werte von 
R2, R6 und vor allem C1 kann man noch auf optimales Impulsvehalten 
abgleichen. In C1 gehen natürlich auch alle Kapazitäten des Aufbaus, der 
Diode und des OPV ein.

Gerhard
#5208419
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Andrew T. schrieb:
> Kann es sein, das Dein Schaltungsverständnis eher nicht vorhanden ist?

Nicht so frech. Hast du nicht oben ein RC-Glied mit 260 µs Zeitkonstante 
vorgeschlagen? Da hast du dich auch nicht gerade mit Ruhm bekleckert.


Andrew T. schrieb:
> Er lasert eher gar nicht

Toll, dann funzelt er mit 8 % der optischen Leistung eben als LED rum. 
Das ist aber auch nicht gewünscht.
#5208447
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Traubensaft .. schrieb:
> Das wird ein Photostrom-geregelter Laserdiodentreiber. Mit einer
> Puls-Spannungsquelle am Eingang des OPV funktioniert die Schaltung. Die
> simulierte Quelle soll nun durch die zu-/weg-geschaltete Referenz
> ersetzt werden.

Nicht daß das irgendwas erklären würde. Z.B. wie genau die Referenz- 
spannung bzw. die Null getroffen werden muß. Woher das Logiksignal 
kommt. Wie schnell das schalten muß. etc. pp.

Was spricht eigentlich dagegen, das 3.3V Logiksignal direkt zu nehmen? 
Ein CMOS-Ausgang hat eine Impedanz von wenigen Dutzend Ohm und kommt 
quasi unbelastet sehr nahe an 0V und Betriebsspannung. Näher und 
schneller(!) jedenfalls als ein MOSFET als Schalter mit 100K Bürde. Und 
wenn die 3.3V vernünftig stabilisiert sind, ist der LM385 kaum besser. 
Notfalls nimmt man ein CMOS-Gatter als Treiber und spendiert dem eine 
eigene, saubere (stabilisierte/gefilterte) Betriebsspannung.

Oder wenn es schon einn LM385 sein muß, warum dann nicht so:
1
0/3.3V --[R1]---*---*--- 0/1.25V
2
                |   |
3
               R2  ZD (LM385)
4
                |   |
5
  GND  ---------*---*---

R1/R2 passend zur gewünschten Ausgangsimpedanz (Schaltgeschwindigkeit, 
parasitäre Kapazitäten) wählen. Evtl. kann R2 auch weggelassen werden.

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