Hallo :)
Ich habe hier eine kleine Schaltung zur Strommessung simuliert.
Die Schaltung hat normalerweise 2 Eingänge. Entweder liegt dort eine
Spannung an (12V) oder aber ein Stromsignal von max. 20mA. Die 12V
sollen gar nicht erst durchgeschaltet werden, weswegen Gate auch mit
Masse verbunden ist. bei 20mA soll der OPV ca. 5V am Ausgang ausgeben.
Lasse ich nun die Simulation laufen, liegen am Ausgang des OPV's ca 4,2V
an. Das kann doch aber gar nicht funktionieren, weil ...
1. Die Body Diode den Strom sperren müsste. Diesen Effekt macht man sich
doch zunutze, um Schaltungen z.B. gegen Verpolung zu schützen.
2. Der MOSFET gesperrt ist.
Meine Vermutungen woran es liegen kann:
1. Es ist "nur" eine Simulation
2. Mit der Stromrichtung der Simulation, weil wenn ich "-20mA"
einstelle, dann fließt kein Strom durch und der OPV gibt etwas im mV
Bereich aus.
Daher meine Frage, würde diese Schaltung in der Realität funktionieren
(Also, Spannung sperren und Strom leiten?) und habe ich mit meinen
Vermutungen recht?
Datenblätter:
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NTD5865NL-D.PDFhttp://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm158a.pdf
Natürlich lasen auch gesperrte Transistoren etwas Strom durch, vor allem
wenn sie warm sind. Wieviel maximal steht im Datenblatt, das können
100uA sein.
Deine Schaltung ist aber sowieso Unsinn.
So misst man keinen Strom und so trennt man nicht die 12V Spannung vom
20mA Strom. Vermutlich suchst du einen
Instrumentenverstärker/Differenzverstärker am shunt-Widerstand, aber
wenn der Verstärkrr nur 0V/12V als Versorgung hat, kann er nicht exakt
0V ausgeben, ein paar Millivolt wären sogar bei guten OpAmps das untere
Limit.
Man braucht eine negative Versorgungsspannung um exakt auf 0V kommen zu
können.
Der Mosfet hat so gar keinen Sinn. Denn um eingeschaltet zu sein,
bräuchte er eine positive Spannung am Gate, die er hier nie bekommt. Er
ist also immer AUS, und so kannst Du ihn durch eine Diode ersetzen.
Idealer OPV: Unendlicher Eingangswiderstand.
-> Strom der Quelle fließt in das Gate des MOSFETs
-> Parallelschaltung von Cdg||(Cgs+Cds)
-> Body-Diode beginnt zu leiten
-> Parallelschaltung von Cdg||Cgs
-> Uds auf ca. 0V geklemmt von Body-Diode
-> Ugs=Ugd -> Ugs>Uth -> MOSFET schaltet ein
MaWin schrieb:> So misst man keinen Strom und so trennt man nicht die 12V Spannung vom> 20mA Strom. Vermutlich suchst du einen> Instrumentenverstärker/Differenzverstärker am shunt-Widerstand, aber> wenn der Verstärkrr nur 0V/12V als Versorgung hat, kann er nicht exakt> 0V ausgeben, ein paar Millivolt wären sogar bei guten OpAmps das untere> Limit.> Man braucht eine negative Versorgungsspannung um exakt auf 0V kommen zu> können.
So kann man auch einen Strom messen. Stichwort Transimpedanzverstärker.
ALs OPV hätte ich einen Rail-to-Rail genommen und den Rest
softwaretechnisch gelöst.
der schreckliche Sven schrieb:> Der Mosfet hat so gar keinen Sinn. Denn um eingeschaltet zu sein,> bräuchte er eine positive Spannung am Gate, die er hier nie bekommt. Er> ist also immer AUS, und so kannst Du ihn durch eine Diode ersetzen.
Stimmt, eine Diode wäre das selbe.
Fatih F. schrieb:> Die 12V> sollen gar nicht erst durchgeschaltet werden, weswegen Gate auch mit> Masse verbunden ist.
Warum sollen die 12V nicht durchgeschaltet werden? Geht es dir nur darum
den Eingang des Transimpedanzverstärkers zu schützen oder darf eine
Spannung nicht zu einem Ausgangssignal führen? Ersteres kann man viel
einfacher mit einem Widerstand zwischen Eingang des OPVs und dem
Knotenpunkt der Rückkopplung erreichen.
Siehe Figure 37 im Datenblatt des AD549:
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD549.pdf
Dass der MOSFET Blödsinn ist und die Simulation falsch ist, habe ich
jetzt verstanden. Wie kann ich denn aber nun den Strom von der Spannung
trennen?
Strom und Spannung sind am selben Eingang, es ist aber jeweils nur die
Spannung oder der Strom angeschlossen. Die Spannung ist unwichtig, soll
nur keinen Schaden anrichten und der Strom soll in eine Spannung für
einen µC umgewandelt werden.
Überleg mal: Stromquelle an Hochohmiger Last...
Was für eine Spannung liegt denn dann an der Last!?
Und jetzt noich das Beste...
Ne ideale Stromquelle an...
Und...
Christian L. schrieb:> Warum sollen die 12V nicht durchgeschaltet werden? Geht es dir nur darum> den Eingang des Transimpedanzverstärkers zu schützen oder darf eine> Spannung nicht zu einem Ausgangssignal führen? Ersteres kann man viel> einfacher mit einem Widerstand zwischen Eingang des OPVs und dem> Knotenpunkt der Rückkopplung erreichen.>> Siehe Figure 37 im Datenblatt des AD549:> http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD549.pdf
Ja, ich möchte den Eingang schützen. Ich probiere es mal mit dem
Widerstand.
Danke :)
Wenn die Stromquelle so wie im o.g. Stromlaufplan angeschlossen und ein
positiver Strom eingestellt ist, wird sich natürlich am Drain des
MOSFETs eine negative Spannung ergeben. Folglich leitet dann die
Bulkdiode, so dass der OPV seine Ausgangsspannung so einstellt, dass
durch den 250R-Widerstand genau der Strom der Stromquelle fließen muss.
Damit ergeben sich am Ausgang +5V.
Bei einem eingestellten Strom von -20mA hingegen wird sich eine sehr,
sehr hohe Spannung einstellen, d.h. abhängig von der Modellierung des
Leckstroms im MOSFETs. Das können dann locker ein paar Kilo- oder
Megavolt sein. Die Spannung am invertierenden OPV-Eingang wird sich dann
auf +5V einstellen.
Fatih F. schrieb:> Wie kann ich denn aber nun den Strom von der Spannung> trennen?
Die sind untrennbar, denn ohne Spannung fließt kein Strom (Supraleitung
mal ausgenommen). Was hast Du denn in Wirklichkeit vor?
Andreas S. schrieb:> Die Spannung am invertierenden OPV-Eingang wird sich dann> auf +5V einstellen.
Alle Punkte haben gestimmt (jedenfalls in der Simulation). Jedenfalls
lag bei -20mA keine Spannung im Bereich von kV an, sondern ca 70V.
Also, würde die Schaltung in der Realität doch funktionieren? (abgesehen
davon, ob es sinnvoll ist oder nicht)
Fatih F. schrieb:> So kann man auch einen Strom messen
Aber nicht "12V abtrennen" (was auch immer er damit meint, die
Simulation mit danebenstehender 12V Quelle wird nicht so sein).
Ich kenn dein simulationsprogrann nicht persönlich, aber ein mosfet ist
auch ausgeschaltet ein endlicher Widerstand und ein Widerstand in Serie
mit einer Stromquelle kann einfach wegoptimiert werden. Vlt. macht deine
simulation das ja so...
Da viele nach der spezifischen Anwendung gefragt haben:
Links im Bild sehen wir einen High Side Schalter, der bis zu 5A
schaltet. Am selben Anschluss ist auch die Schaltung für die
Strommessung.
Rechts im Bild kann man wahlweise eine Last oder einen Sensor
anschließen.
Mein Problem ist, dass die linken Schaltungen miteinander verbunden sind
und da der Eingang der Strommessung niederohmig ist, befürchte ich, dass
ein Teil der 5A durch den niederohmigen Eingang der Strommessung fließt
und den OPV zerstört.
Ich hoffe es ist jetzt verständlich.
Fatih F. schrieb:> Alle Punkte haben gestimmt (jedenfalls in der Simulation). Jedenfalls> lag bei -20mA keine Spannung im Bereich von kV an, sondern ca 70V.
Weil bei der Spannung der Mosfet bzw. die Bodydiode (bzw das Modell)
durchbricht?
Fatih F. schrieb:> Links im Bild sehen wir einen High Side Schalter, der bis zu 5A> schaltet. Am selben Anschluss ist auch die Schaltung für die> Strommessung.> Rechts im Bild kann man wahlweise eine Last oder einen Sensor> anschließen.
Mal agbesehen davon ob das Konzept so Sinn macht.
Da gabs doch vor ein paar Tagen schonmal ein Thread drüber.
Warum jetzt schon wieder ein neuer?
>2. Mit der Stromrichtung der Simulation, weil wenn ich "-20mA">einstelle, dann fließt kein Strom durch und der OPV gibt etwas im mV>Bereich aus.
Die blaue Stromquelle hat den Pfeil nach unten. Wenn Du also einen
positiven Strom (+20mA) einstellst, fließt Strom nach Masse. Dann hat
hat die Stromquelle oben "-", die Spannung wird also negativ. Und zwar
-0.7V, weil dann die Bodydiode des Fets leitend wird.
Schaltung.PNG
(4,8 KB)
