Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Beschaltung RC4200 Dividierer


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von Matthias W. (matt007)


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der analoge Multiplizierbaustein RC4200 ist als Dividierer verschaltet 
"Extended Range Divider" entsprechend dem Datenblatt S.8. Beispielhaft 
ist dort eine mögliche Dimensionierung angegeben.

Auf Seite 7 sind Berechnungsformeln angegeben für R0, Rc, Rd, Ra, Raz, 
Rao, R1. Vx kann zwischen 0-10V liegen, ebenso Vz und der Ausgang Vo. Vs 
=15V. Vref=10V. R5, R13, R17 wurden zu 50k gewählt.

Damit ergeben sich folgende Werte:

Ro= 10/750uA=13.33k
Rb= 10/250uA= 40k
R4= 10/200uA= 50k
Rc= 10*10/(0.00075*10-0.0007*10)= 200k
Rd= 10*10/(0.00025*10-0.0002*10)= 200k
Ra= Rc*Rd/Rb= 200000*200000/40000= 1M
Raz= Rc*R4/Rb= 200000*50000/40000= 250k
Rao=R0*Rd/Rb= 13333*200000/40000= 66.67k
R1= 10*10/0.0006/10= 16.67k
R7+R8~R1//Ra//Raz//Rao → mit R8=0
R7= 1/(1/R1+1/Ra+1/Raz+1/Rao)=  1/(1/16667+1/1000000+1/250000+1/66667)= 
12.5k
R6~R7*Vs/0.05= 12500*15/0.05= 3.75M
R9=Rb= 40k
R10=100*R4= 5M
R11=20k
R12=100k
R14+R15~Ro//Rc → mit R14=0
R15=1/(1/Ro+1/Rc)= 1/(1/13330+1/200000)= 12.5k
R16~R15*Vs/0.1=12370*15/0.1= 1.855M

wenn ich diese Werte mit einer vorliegenden Dimensionierung in einer 
elektronischen Last vergleiche ergeben sich teilweise Übereinstimmungen 
aber auch erhebliche Diskrepanzen:

R25+R26 16.6k vs. R1 16.67k
R36 1M vs. Ra 1M
R32+R33 40k vs. Rb 40k
R37 200k vs. Rc 200k
R31 200k vs. Rd 200k
R28 1.19M vs. Raz 250k *********
R29||R30 50k vs. R4 50k
R34 3.3M vs. R10 5M
R55 2.2k vs. R11 20k **************
P10+R27+R42 13.18k vs Ro 13.33k
R38+R40 66k vs. Rao 66.67k
R44 220k vs. R16 1.855M ************
R43 47k vs. R15 12.5k *************
R35 47k vs. R9 40k
R39 220k vs. R6 3.75M ***********
R41 47k vs. R7 12.5k **********

Erhebliche Abweichungen gibt es bei R28, R55, R44, R43, R39, R41. Da mir 
kein Schaltplan der Platine vorlag habe ich diesen sorgfältig erstellt 
anhand der Platine und abgelesenen Widerstandsringe.

Auf der Platine sind keine 100nF an Pin 2,7 und am Op-Amp verbaut. R8 
und R14 sind 0. Die zusätzlichen größer gedruckten Bezeichnungen 
entsprechen der Platine.

Zur Klärung der Abweichungen stellen sich die Fragen:
- Ist die berechnete Dimensionierung so korrekt?
- Wo liegen ggf. Fehler?

Vielen Dank fürs Mitdenken !

von relative-value (Gast)


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Zentro Elektrik, Elektronische Last?

bei aller Liebe zu Dingen die selber weder hat noch braucht,
Ob da wirklich jmd. einsteigen mag;



Lüders, Hannover hat Unterlagen zur ELA-200D
clmt.de/service-manuals/

Das Gerät hat doch bestimmt eine Bezeichnung;
und Zentro-Elektronik ist Nachfolger der Zentro-Elektrik.
Einfach mal anfragen


Das ist doch ein wenig speziell.

Mann weiß ja nichts über den Bereich der Versorgungs-, Steuer- 
Referenzspannungen oder was denn nun hinten herauskommen soll ...

von Matthias W. (matt007)


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relative-value schrieb:
> Zentro Elektrik, Elektronische Last?

ja. ELA1500.

> Ob da wirklich jmd. einsteigen mag;

gute Frage. Der RC4200 scheint abgekündigt. Das Thema Dividierer ist 
jedenfalls interessant.

> Lüders, Hannover hat Unterlagen zur ELA-200D
> clmt.de/service-manuals/

vielen Dank für den Hinweis. Leider gehört das R-Modul zum optional 
erwerbbaren Zubehör.

> Das Gerät hat doch bestimmt eine Bezeichnung;

die Karte die in alle ELA-Lasten auf die Grundplatine gesteckt werden 
kann heißt "R-Modul".

> und Zentro-Elektronik ist Nachfolger der Zentro-Elektrik.
> Einfach mal anfragen

leider kam bisher keinerlei Reaktion.

> Mann weiß ja nichts über den Bereich der Versorgungs-, Steuer-
> Referenzspannungen oder was denn nun hinten herauskommen soll ...

das ist sehr genau bekannt: Der RC4200A wird mit -15V versorgt (Vs). Die 
Referenzspannungen sind +-10V. Rauskommen soll bei Vo 0-10V. Das ist 
genau das was an der hinteren Buchse als "P" eingespeist werden kann als 
Soll-Signal für den Strom.

von Dieter W. (dds5)


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Multiplizierer kann ich mir ja noch vorstellen um Strom und Spannung zu 
Leistung zu verarbeiten für die Leistungsbegrenzung aber wozu soll ein 
Dividierer gut sein?

von Mark S. (voltwide)


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RC4200 sind schon ewig abgekündigt. Ich glaub, ich habe noch ein paar 
Exemplare hier herum liegen. Bei Bedarf PM an mich.

von Matthias W. (matt007)


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Mark S. schrieb:
> RC4200 sind schon ewig abgekündigt. Ich glaub, ich habe noch ein
> paar Exemplare hier herum liegen. Bei Bedarf PM an mich.

vielen Dank Marc für die Info !

von Matthias W. (matt007)


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Dieter W. schrieb:
> wozu soll ein Dividierer gut sein?

in diesem Fall geht es um Leistungssteuerung. Man kann die gewünschte 
Leistung per Analogwert im Bereich 0-10V vorgeben. Die Last rechnet dann 
den benötigten Strom aus (die Spannung kennt sie ja) und stellt diesen 
Strom ein.

Die Division erledigt der Multiplizierer - beschaltet als Dividierer 
(siehe das obere Bild aus dem Datenblatt). Die Beschaltung sollte dann 
jedoch stimmen. Daher die Berechnung im Datenblatt - die leider 
teilweise von den Teilen abweicht die ich auf der Platine des 
Lastherstellers fand.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Ich habe mal eine 1/x-Funktion mit einem Analog-Dividierer aus dem 
XR2208 gebaut. 
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/94141/EXAR/XR-2208.html

Das Problem ist, dass die Funktion bei Annäherung an Null ins unendliche 
wandert. Da muss der Multiplizierer dann eine sehr hohe Verstärkung 
haben.

Eine ähnliche Anwendung ist die "Pythagoras"-Berechnung zur Umrechnung 
von XY-Eingängen auf Zeigerlänge (und den Phasenwinkel mit arctan), also 
Polarkoordinaten. Da muss man zweimal quadrieren (das macht jeder 
Multiplizierer) und einmal die Wurzel ziehen. Genau wie hier sitzt dazu 
der Multiplizierer in der Gegenkopplung.

von Matthias W. (matt007)


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Christoph K. schrieb:
> Ich habe mal eine 1/x-Funktion mit einem Analog-Dividierer aus dem
> XR2208 gebaut.

vielen Dank Christoph. Hat das denn gut funktioniert?
Gab es Probleme mit Linearität über den vollen Bereich?

Beim RC4200 steht daß für bessere Linearität eben dieser große Aufwand 
an Teilen zu treiben sei. Das schreckt schon etwas ab. Schön wenn der 
XR2208 da einfacher ist und vielleicht genauso genau.

> http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/94141/EXAR/XR-2208.html

Das Datenblatt pdf hat leider nur 3 Seiten ohne Applikation. Auf die 
Schnelle fand ich dies noch: 
http://www.epanorama.net/sff/Components/Operational%20Multiplier%20-%20XR2208.pdf

> Eine ähnliche Anwendung ist.. Genau wie hier sitzt dazu
> der Multiplizierer in der Gegenkopplung.

Danke für den Hinweis !

Der XR2208 scheint leider auch abgekündigt. Es gibt natürlich neuere 
Teile von Analog Devices. Es wird wohl einen Grund geben warum Zentro 
diesen RC4200A so lange verwendet hat und warum ihn auch Statron in der 
Last nutzt.

von voltwide (Gast)


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Matthias W. schrieb:
> Es wird wohl einen Grund geben warum Zentro
> diesen RC4200A so lange verwendet hat und warum ihn auch Statron in der
> Last nutzt.

Unter den Analog-Mulitplizierern/Dividierern war der zu seiner Zeit 
ziemlich konkurrenzlos.

von Dieter W. (dds5)


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Weil halt alles nur noch in digital gebaut wird sterben die 
Analogmultiplizierer leider aus.

Auch ICL8013, MC1494, MC1495, AD633 und AD834 gibt es schon lange nur 
noch von Brokern.

von ~Mercedes~ (Gast)


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Ich habe mal eine dumme Anfängerfrage:

Soll das Ganze ein smarter Lastwiderstand,
also ein programmierbarer Lastwiderstand werden?
Wozu braucht man so etwas?


mfg

von Matthias W. (matt007)


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~Mercedes~ schrieb:
> Soll das Ganze ein smarter Lastwiderstand,
> also ein programmierbarer Lastwiderstand werden?

das Ganze soll eigentlich nichts mehr werden sondern ist schon was.

Dies ist in Industrielasten 200-3000W seit den ~90er Jahren realisiert. 
Es ging mir darum die Schaltung und deren Dimensionierung zu verstehen 
weil die Messung der Widerstandswerte Differenzen unklarer Herkunft 
ergab.

> Wozu braucht man so etwas?

Multiplizierer und Dividierer dienen in solchen Lasten z.B. zur 
Leistungsbegrenzung oder Leistungsvorgabe. Der Vorteil ist daß durch 
diese Bausteine der Sollwert sehr rasch ausgeregelt wird ohne die 
Latenzzeiten von AD-Wandler/DA-Wandler/uC.

von Matthias W. (matt007)


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Dieter W. schrieb:
> Auch ICL8013, MC1494, MC1495, AD633 und AD834 gibt es schon lange nur
> noch von Brokern.

den AD633 gibt es bei Mouser für 8.10€ und bei Reichelt für 10.2€.

Er passt halt ggf. nicht in den DIL-Sockel des RC4200A auf der Last.

von Matthias W. (matt007)


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Dieter W. schrieb:
> Auch ICL8013, MC1494, MC1495, AD633 und AD834 gibt es schon lange nur
> noch von Brokern.

der AD633 war auch in der 200W-Last ELV9000 verbaut.

von Dieter W. (dds5)


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Ahhh, da gibt es von den AD Teilen doch noch zumindest einen.

Ich habe für meine ELA 200D vor ca. einem halben Jahr einen RC4200AN für 
6€ bei einem Händler in der Bucht geschossen. Aktuell bietet er 
allerdings keine mehr an.

von Matthias W. (matt007)


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Dieter W. schrieb:
> AD Teilen doch noch zumindest einen.

den 500 MHz-Typ gibt es auch. Nur geht der eben nicht bis 10V am 
Ausgang. Er wird mit weniger Spannung versorgt. Daher ist wohl der AD633 
zu bevorzugen.

von Matthias W. (matt007)


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Dieter W. schrieb:
> einen RC4200AN für 6€

das ist ok wenn man so ein Teil für Reparaturzwecke braucht. Die ELA200 
ist sicher ein recht robustes Teil.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Von icHaus gibt es einen kompatiblen Nachfolger zum MLT04 von Analog 
Devices.
http://www.ichaus.de/product/iC-BM

Diese Analogrechnerbauteile sterben allmählich aus. Eine Ausnahme 
scheinen die True-RMS-Bauteile zu sein, z.B der AD637
http://www.analog.com/en/products/linear-products/rms-to-dc-converters/ad637.html
Da gibt es im Datenblatt sogar eine Applikation für die 
Pythagoras-Berechnung (Fig. 22 Vector Sum Configuration). Ich habe das 
aufgebaut, es funktioniert ganz brauchbar.

: Bearbeitet durch User
von Matthias W. (matt007)


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Christoph K. schrieb:
> Diese Analogrechnerbauteile sterben allmählich aus.

leider.

Die Genauigkeit scheint nicht so sehr groß. Und der Abgleich doch recht 
aufwendig wenn man sich die obige Applikation zum RC4200 für bessere 
Linearität anschaut.

Der große Aufwand kommt bei diesem Teil daher daß die gute Linearität 
nur im Strombereich 50-250uA gegeben sein soll. Die zusätzlichen Teile 
stellen dies dann sicher. Es wird jeder der Pins wo Ströme hinein und 
herausfließen im Bereich 50-250uA gehalten. Kleine Fehler in der 
Dimensionierung der Widerstände sollen dann die Potis kompensieren.

Die Berechnung ist recht aufwendig und leider nicht so ganz 
nachvollziehbar für mich - siehe oben. Es sind leider auch diverse 
Fehler im Datenblatt.

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