Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 1,2V negativen Offset zu OPV Ausgang hinzufügen


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von L. N. (derneumann)


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Hallo,

habe ein bisschen am Steckbrett rumgespielt, und mir folgendes aufgebaut 
(Schaltplan müsste ich erst machen, falls Bedarf besteht):

Ziel: Über µC kontrollierbarer LM317T, zukünftig LT3080 (habe einen 
Aufbau in der Art noch nie gemacht).

LM317T Standardbeschaltung als Regler, statt dem Poti hab ich aber den 
Ausgang eines LM358 dran stecken welcher mit einem Gain von 2 den PWM 
Ausgang eines Arduinos (mit RC Filtern ge"säubert") ausgibt (als nicht 
invertierender verstärker).

Als negative Spannungsquelle habe ich einen Oszillator mit einem 555er 
Timer gebaut: 
https://www.allaboutcircuits.com/projects/build-your-own-negative-voltage-generator/

Soweit so gut, ich kann von 1,2V bis ca. 8V regeln (5V waren gewünscht), 
indem ich den PWM Ausgang einstelle. Bei 50% duty cycle bekomme ich die 
erwarteten 6,2V (5V + 1,2V vom LM317).

Schön wäre nun, bis ca. 0V runtergehen zu können, wie kann ich einen 
Offset am OPV von -1,2V generieren? Brauch ich eine Spannungsreferenz am 
nicht invertierenden Eingang des OPVs? Geht das ohne weitere, spezielle 
Bauteile?
Vin von der ganzen Schaltung ist nicht stabilisiert, daher fallen 
Spannungsteiler am nicht invertierenden Eingang des OPVs wohl aus, um 
den Offset zu bauen...

Allgemein: ist der 555 Oszillator dafür überhaupt geeignet, viel Strom 
kann der ja nicht liefern...

Danke!

von MaWin (Gast)


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L. N. schrieb:
> Schön wäre nun, bis ca. 0V runtergehen zu können,

Dann muss dein LM358 halt -1.2V liefern. Die 50uA eines LM317 ADJ 
Anschlusses schafft er locker. Ein ICL7662 wäre natürlich die schlauere 
Wahl an Stelle des Murkses von allaboutcircuits.

Irgendeine referenzgenauer Quelle für 1.2V brauchst du also. Wenn deine 
Versorgungsspannung schwankt, schwankt allerdings die PWM auch, daher 
taugt PWM zur Sollspannungserzeugung nichts, ausser für Kinderspielzeug.

Ein LM385-1.2 liefert ggf. stabile 1.2V, die man vom PWM Signal abziehen 
kann.

von L. N. (derneumann)


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OK also diskret mit einfachen Bauteilen lässt sich da nichts aufbauen?

Hatte grad Zeit und wollte das „jetzt“ ausprobieren, daher der murksige 
Aufbau mit dem was ich da habe. Es war „Experimenting Time“ ;-)

Wenn ich das wo einbauen würde, würde ich einen DAC nehmen und auch den 
ICL7662 oder einen TC7660.

Die Versorgungsspannung schwankt zwar, der Arduino hat ja aber einen 5V 
Regler drauf, der schwankt hoffentlich nicht so stark :-) Der DAC bekäme 
aber ohnehin einen Spannungsreferenz IC.

Soweit funkt das ganze allerdings erstaunlich gut, trotz Murks.

von L. N. (derneumann)


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Ich hab TL431 Spannungsreferenzen da, die können aber nur mind. 2,5V. Da 
müsste ich aber doch mit einem Spannungsteiler 1,25V machen können, 
oder? Nur für den Bastelversuchsaufbau am Steckbrett, meine ich...

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

hier werden -10V aus der Trafoversorgung generiert, danach 
Konstantspannungsquellen gebildet durch Dioden, die mittels Stromquellen 
von konstantem Strom durchflossen sind.




https://electronics.stackexchange.com/questions/244354/making-lm317-output-voltage-adjustable-down-to-0-v/244356

mfG

von MaWin (Gast)


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TL432 geht auch, musst du halt spannungsteilen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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L. N. schrieb:
> OK also diskret mit einfachen Bauteilen lässt sich da nichts aufbauen?

Aber sicher doch. Einfach einen voll geladen NiCd Akku in Reihe mit dem 
OPV-Ausgang schalten. Der hat dann 1.2V.

Das ist Murks? Nicht mehr als der Rest der Schaltung auch.

von L. N. (derneumann)


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Danke an alle, werde das mit einem DAC, TC7660 und TL431 aufbauen. Bis 
dahin probiere ich es mit der 1,2V Batterie. Da hätte ich selber auch 
draufkommen können facepalm xD

Hab hier noch ein ESP32 liegen und einen Teensy 3.5. Beide für LM317T 
Steuerung endlos überdimensioniert, aber die liegen hier sonst nur so 
rum.
Taugen deren DACs was?

von L. N. (derneumann)


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TL431 oder  LM385-1.2 meinte ich eigentlich...

von oder doch eine (Gast)


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ADR512

Bis 1,200 Volt, daher ohne Teiler den Toleranzbereich des gemeinen LM317
(Vref = 1,2 - 1,3V) abdeckend? Nur etwas teuer, verglichen mit 431, der 
einem teils nachgeworfen wird.

Übersehe ich etwas?

von L. N. (derneumann)


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oder doch eine schrieb:
> ADR512
>
> Bis 1,200 Volt, daher ohne Teiler den Toleranzbereich des gemeinen LM317
> (Vref = 1,2 - 1,3V) abdeckend? Nur etwas teuer, verglichen mit 431, der
> einem teils nachgeworfen wird.
>
> Übersehe ich etwas?

scheint etwas besser als der LM385-1.2 zu sein, aber zumindest bei 
mouser auch doppelt so teuer.

LM385 ist schon bestellt, bis dahin nehm ich den TL431 mit 
Spannungsteiler (hab ich zu Hause).

Übersehe ich was?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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oder doch eine schrieb:
> ADR512
>
> Bis 1,200 Volt, daher ohne Teiler den Toleranzbereich des gemeinen LM317
> (Vref = 1,2 - 1,3V) abdeckend? Nur etwas teuer, verglichen mit 431, der
> einem teils nachgeworfen wird.
>
> Übersehe ich etwas?

Klar. Man braucht keine zusätzliche Referenzspannungsquelle, nur eine 
negative Versorgung für den OPV. Da der OPV sowieso um Faktor 2 
verstärken muß, kann man die Gegenkopplung auch gleich nach dem LM317 
abgreifen, statt direkt am OPV. Damit regelt der OPV die 1.2V vom LM317 
raus.

von Joachim B. (jar)


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L. N. schrieb:
> OK also diskret mit einfachen Bauteilen lässt sich da nichts aufbauen?

für den OPV eine negative Versorgung, einen Addierer aufbauen

Kannst eine PWM aus deinem Arduino verwenden als Ladungspumpe
https://www.holger-klabunde.de/dcdc/picdcdc.htm

damit konnte ich ein Stino LCD von -2V bis + im Kontrast einstellen nach 
Bedarf.

: Bearbeitet durch User
von L. N. (derneumann)


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Axel S. schrieb:
> Klar. Man braucht keine zusätzliche Referenzspannungsquelle, nur eine
> negative Versorgung für den OPV. Da der OPV sowieso um Faktor 2
> verstärken muß, kann man die Gegenkopplung auch gleich nach dem LM317
> abgreifen, statt direkt am OPV. Damit regelt der OPV die 1.2V vom LM317
> raus.

Wärst du so nett und könntest du mir das aufmalen oder sonst noch 
Hinweise geben? Kann dem leider nicht ganz folgen...

von L. N. (derneumann)


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Joachim B. schrieb:
> für den OPV eine negative Versorgung, einen Addierer aufbauen

negative Versorgung hab ich schon mit einem 555er gebaut...

Wie den Addierer wohin?

Dürfte ich auch dich evtl um eine Skizze bitten?

>
> Kannst eine PWM aus deinem Arduino verwenden als Ladungspumpe
> https://www.holger-klabunde.de/dcdc/picdcdc.htm
>
> damit konnte ich ein Stino LCD von -2V bis + im Kontrast einstellen nach
> Bedarf.

Ist das gleiche wie meine negative Versorgung mit dem 555er Timer?

Danke!

von Joachim B. (jar)


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L. N. schrieb:
> Wie den Addierer wohin?
> Dürfte ich auch dich evtl um eine Skizze bitten?

na du addierst eine negative zu deiner positiven

ich verstehe deine Anforderung aber so das du keine negative 
Ausgangsspannung brauchst, sondern nur einen negativen Offset?

https://www.holger-klabunde.de/dcdc/picdcdc.htm

> Ist das gleiche wie meine negative Versorgung mit dem 555er Timer?
klaro spart den 555 Timer PWM Ausgänge hat der Arduino ja genug und 
einmal eingerichtet macht er es in Hardware und braucht keinerlei 
Programmunterstützung.

von Michael B. (laberkopp)


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Axel S. schrieb:
> Damit regelt der OPV die 1.2V vom LM317 raus.

Ja, kann aber instabil werden, und müsste dann mit R und C kompensiert 
werden.
Das dem L.N. zuzutrauen ist nicht angeraten.

von L. N. (derneumann)


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Joachim B. schrieb:
> L. N. schrieb:
>> Wie den Addierer wohin?
>> Dürfte ich auch dich evtl um eine Skizze bitten?
>
> na du addierst eine negative zu deiner positiven

ja aber wie denn :-) brauche ich dafür einen weiteren opamp?

>
> ich verstehe deine Anforderung aber so das du keine negative
> Ausgangsspannung brauchst, sondern nur einen negativen Offset?

wenn ich am nicht invertierenden eingang 0 anliegen habe soll der lm317t 
auf 0V regeln. ich nehme an, dafür müssen am ausgang des opamps -1,25V 
anliegen...? dieser -1,25V offset soll über die gesamte range erhalten 
bleiben.

>
> https://www.holger-klabunde.de/dcdc/picdcdc.htm
>
>> Ist das gleiche wie meine negative Versorgung mit dem 555er Timer?
> klaro spart den 555 Timer PWM Ausgänge hat der Arduino ja genug und
> einmal eingerichtet macht er es in Hardware und braucht keinerlei
> Programmunterstützung.

hatte den 555 hier rumliegen und sowieso noch nie was damit gemacht :-)

von Joachim B. (jar)


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Joachim B. schrieb:
> ich verstehe deine Anforderung aber so das du keine negative
> Ausgangsspannung brauchst, sondern nur einen negativen Offset?

L. N. schrieb:
> ja aber wie denn :-) brauche ich dafür einen weiteren opamp?

beantworte doch mal die Frage, was soll rauskommen -V bis +V oder nur +V 
mit einem negativen Offset?

also welche Spannung wird gewünscht?
welcher Strom wird benötigt?

Wenn ich die Daten mal hätte könnte ich genauer antworten!

von Feldkurat K. (feldkurat)


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Joachim B. schrieb:
> beantworte doch mal die Frage, was soll rauskommen -V bis +V oder nur +V
> mit einem negativen Offset?

Der 1. Beitrag beantwortete Deine Frage schon, bevor Du sie stelltest:

L. N. schrieb:
> Soweit so gut, ich kann von 1,2V bis ca. 8V regeln (5V waren gewünscht),
> indem ich den PWM Ausgang einstelle. Bei 50% duty cycle bekomme ich die
> erwarteten 6,2V (5V + 1,2V vom LM317).
>
> Schön wäre nun, bis ca. 0V runtergehen zu können, wie kann ich einen
> Offset am OPV von -1,2V generieren?

Der Lösungsvorschlag kam auch längst:
Beitrag "Re: 1,2V negativen Offset zu OPV Ausgang hinzufügen"

: Bearbeitet durch User
von L. N. (derneumann)


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ja gut aber da ist doch eine spannungsreferenz besser weil genauer als 
dioden, oder?

von Feldkurat K. (feldkurat)


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L. N. schrieb:
> ja gut aber da ist doch eine spannungsreferenz besser weil genauer als
> dioden, oder?

Selbstverständlich ist ein Referenzelement besser, zumal es nur ein 
Bauelement ist. In dem Beispiel ging es ja darum, das Prinzip zu zeigen,
Dort speist eine Stromquelle (die nur aus dem FET besteht) die beiden 
Dioden. Mit einer Referenz, die 1,25 Volt "unter Null" erzeugt, kannst 
Du das genau so auch erreichen.

von L. N. (derneumann)


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Hab gerade einen Knoten im Hirn.

Am nicht invertierenden Eingang des LM358 steckt der PWM DAC vom 
Arduino. Dort hab ich 0-5V.
Am invertierenden Eingang hab ich einen Spannungsteiler für einen Gain 
von 2, dessen "Ground" auf die -7V der NE555 Schaltung geht, die mir die 
negative Spannung erzeugt.

Wenn am nicht invertierenden Eingang 0V anliegen, hab ich am Ausgang des 
Opamps -0,47V anliegen.

a) sollte die negative Spannung nicht höher sein? Liefert die NE555 
Schaltung zu wenig Strom? Die negative Spannung bricht wie gesagt auf 
-5V ein, sobald der Opamp angeschlossen ist

b) Müsste statt dem Ground nicht exakt die negative Spannung anliegen 
(=Spannungsreferenz o.ä.) die notwendig ist um den LM317T auf 0V zu 
ziehen? Falls dem so ist, wären die -7V des NE555 ja viel zu viel.

c) Wenn ich einen Addierer baue, brauche ich dann eine negative 
Spannungsreferenz, um mein Ziel zu erreichen? Bin bisher von einer 
positiven ausgegangen (TL431).

Wie man sieht, bin ich ahnungs- und ratlos, und sehe den Wald vor lauter 
Bäumen nicht...

Danke für eure Unterstützung.

: Bearbeitet durch User
von L. N. (derneumann)


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Hab die -7V mit einem Spannungsteiler (5k1 und 1k) zu ca. -1V gemacht 
und auch so mit dem Multimeter ca. -1V gemessen. Dann am negativen 
Supplyanschluss des Opamps angeschlossen und dort plötzlich über 2V 
gemessen statt -1V.
Ein weiterer Hinweis dafür, dass der NE555 Schaltkreis nicht genug Strom 
liefern kann? Durch die Widerstände im Spannungsteiler wird der Strom ja 
noch weiter begrenzt, oder?

Führt wohl nichts an ordentlicher, negativer Spannung vorbei, da muss 
ich warten bis ich die Teile habe - oder bin ich auf dem Holzweg?

von Joachim B. (jar)


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L. N. schrieb:
> Führt wohl nichts an ordentlicher, negativer Spannung vorbei

und mit einem R2R OPV oder gleich DAC gehts nicht?

du schriebst ja nahe an 0V bis +5V sollte ein r2r OP schaffen
rail to rail single voltage OPV z.B.
http://www.segor.de/#?Q=$:17616

DAC
http://www.segor.de/#?Q=$:40636

von Feldkurat K. (feldkurat)


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L. N. schrieb:
> Ein weiterer Hinweis dafür, dass der NE555 Schaltkreis nicht genug Strom
> liefern kann?

Wenn man am Ausgang des 555 die Spannung misst, weiss man doch, ob sie 
so weit zusammenbricht oder nicht....

von Dieter (Gast)


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Miss doch bitte Deinen Stromverbrauch am Minusanschluss. Nimm dazu eine 
NiMh Akku für die negative Spannung.

Und dann prüfe die Werte Deiner Bauteile am NE555.

von L. N. (derneumann)


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Irgendwo bin ich falsch abgebogen. Der Opamp kommt auf 0V runter.

Wenn der PWM DAC 0V ausgibt, liegen am Ausgang des Opamps 0V an. Am 
Ausgang des LM317 liegen 1,2V an.

D.h. nach wie vor, dass ich irgendwie die Ausgangsspannung des Opamp auf 
-1,2V bringen muss, wenn der PWM DAC 0V ausgibt.

Für einen Adder brauche ich einen zweiten Opamp und eine negative, 
stabile Spannung von 1,2V. Denn ich möchte nachher ja noch einen Gain 
von 2 haben. Oder geht das alles zusammen mit einem einzigen Opamp? 
Wobei: der LM358 besteht ja aus zwei Opamps, das müsste gehen, oder?

Variante 2: Ginge es, am Opamp wo der DAC Output am nicht invertierenden 
Eingang angeschlossen ist, mit einem Spannungsteiler in Richtung GND die 
Spannung des nicht invertierenden Eingangs etwas zu senken? Oder macht 
man sowas anders?

Was ist der Weg, wenn man die Ausgangsspannung eines Opamps um 
garantierte 1,2V verringern will (also ein Offset)? Sagt es mir, ich 
kaufe die Teile (falls nötig) und baue es auf. Wenn ich es sehe, werde 
ich es auch nachvollziehen und verstehen können (so lerne ich am 
Besten). Negative Supply Rail ist ja wie gesagt vorhanden.

DANKE euch für eure Geduld mit mir verwirrtem Hund.

: Bearbeitet durch User
von Joachim B. (jar)


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L. N. schrieb:
> Irgendwo bin ich falsch abgebogen. Der Opamp kommt auf 0V runter.
> Was ist der Weg, wenn man die Ausgangsspannung eines Opamps um
> garantierte 1,2V verringern will (also ein Offset)? Sagt es mir, ich
> kaufe die Teile (falls nötig) und baue es auf. Wenn ich es sehe, werde
> ich es auch nachvollziehen und verstehen können (so lerne ich am
> Besten). Negative Supply Rail ist ja wie gesagt vorhanden.
> DANKE euch für eure Geduld mit mir verwirrtem Hund.

und warum willst du keinen R2R DAC am Atmel?

warum PWM DAC?
warum LM317?
warum 2 OPV?

wenn alles 0-5V mit einem R2R DAC geht?

für ein Netzteil welches bis 0V runtergestellt werden kann brauchst du 
belastbare -1,2V oder eben die -1,2V Hilfsspannung dann kann der LM317T 
aber nicht die Ausgangsstufe sein! Das müsste dann eine weitere 
Transistorstufe sein, da deine -1,2V nicht sehr belastbar ist!

Da könntest du gleich den R2R DAC auf eine Transistor Endstufe legen für 
0-5V.

von L. N. (derneumann)


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Joachim B. schrieb:
> L. N. schrieb:
>> Irgendwo bin ich falsch abgebogen. Der Opamp kommt auf 0V runter.
>> Was ist der Weg, wenn man die Ausgangsspannung eines Opamps um
>> garantierte 1,2V verringern will (also ein Offset)? Sagt es mir, ich
>> kaufe die Teile (falls nötig) und baue es auf. Wenn ich es sehe, werde
>> ich es auch nachvollziehen und verstehen können (so lerne ich am
>> Besten). Negative Supply Rail ist ja wie gesagt vorhanden.
>> DANKE euch für eure Geduld mit mir verwirrtem Hund.
>
> und warum willst du keinen R2R DAC am Atmel?
>
> warum PWM DAC?
> warum LM317?
> warum 2 OPV?

das ist nur ein lern/versuchsaufbau für mich mit dem was ich zu hause 
habe.
es soll dann nachher (teile sind unterwegs) ein LT3080 werden, ein 12 
bit dac (MCP4922-E/P) mit 4.096 Ref. Voltage und je ein OPV für Ulimit 
und Ilimit, gemessen mit einem MAX4080 über einen Shunt Widerstand.

> wenn alles 0-5V mit einem R2R DAC geht?

der Aufbau soll später auch 0-10V können oder mehr/weniger. wollte mich 
nicht auf die 5V festlegen oder auf das was per voltage reference halt 
verfügbar sein kann...

>
> für ein Netzteil welches bis 0V runtergestellt werden kann brauchst du
> belastbare -1,2V oder eben die -1,2V Hilfsspannung dann kann der LM317T
> aber nicht die Ausgangsstufe sein! Das müsste dann eine weitere
> Transistorstufe sein, da deine -1,2V nicht sehr belastbar ist!

Nicht belastbar, weil die negative Rail vom NE555 Schaltkreis kommt oder 
aus einem anderen Grund?
Bisher versucht der Opamp ja noch gar nicht, den Ausgang auf -1,2V zu 
setzen...? Die paar µA die der ADJ Pin des LM317 laut Datenblatt 
braucht, wird der NE555 doch liefern können?

Bitte kläre mich auf, wo mein Denkfehler genau liegt.

> Da könntest du gleich den R2R DAC auf eine Transistor Endstufe legen für
> 0-5V.

Wenn es immer nur 0-5V bleiben würden dann ja, aber siehe oben...
Aber angenommen ich würde wirklich nur 0-5V regeln wollen, ich könnte 
mit dieser Spannung direkt auf B eines NPN gehen und damit tatsächlich 
die Ausgangsspannung regeln, oder brauchts da noch die eine oder andere 
Komponente? Habe mit Transistoren bisher so gut wie nichts gemacht, nur 
mit MOSFETs und Mikrocontrollern größere Lasten geschalten.

mille gracie...

von Axel S. (a-za-z0-9)


Angehängte Dateien:

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L. N. schrieb:
> Wenn der PWM DAC 0V ausgibt, liegen am Ausgang des Opamps 0V an. Am
> Ausgang des LM317 liegen 1,2V an.

Ja. Das ist so und das muß so. Der LM317 regelt seinen Ausgang so, daß 
da 1.2V mehr als an seinem Steuereingang liegen.

> D.h. nach wie vor, dass ich irgendwie die Ausgangsspannung des Opamp auf
> -1,2V bringen muss, wenn der PWM DAC 0V ausgibt.

Ja. Nur eben nicht, indem du eine Spannung hinzufügst, sondern einfach 
indem du den OPV die Differenz von 1.2V ausregeln läßt. Denn das 
Ausregeln von Änderungen ist genau die Stärke von OPV.

> Für einen Adder brauche ich einen zweiten Opamp und eine negative,
> stabile Spannung von 1,2V.

Das ist Unsinn.

L. N. schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Man braucht keine zusätzliche Referenzspannungsquelle, nur eine
>> negative Versorgung für den OPV. Da der OPV sowieso um Faktor 2
>> verstärken muß, kann man die Gegenkopplung auch gleich nach dem LM317
>> abgreifen, statt direkt am OPV. Damit regelt der OPV die 1.2V vom LM317
>> raus.
>
> Wärst du so nett und könntest du mir das aufmalen oder sonst noch
> Hinweise geben? Kann dem leider nicht ganz folgen...

Siehe angehängtes Bild. Das was ich hier meinte, ist in der Mitte.

Aber eigentlich kannst du den LM317 auch ganz rauswerfen, der tut in der 
Schaltung ja sowieso nichts. Nimm einen npn Leistungstransistor, gerne 
auch einen Darlington an dessen Stelle. Der OPV regelt die 
Ausgangsspannung schon ganz alleine. Weiterer Vorteil: der OPV braucht 
in der Schaltung mit Transistor keine negative Versorgung mehr.

: Bearbeitet durch User
von L. N. (derneumann)


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Axel S. schrieb:

> Ja. Das ist so und das muß so. Der LM317 regelt seinen Ausgang so, daß
> da 1.2V mehr als an seinem Steuereingang liegen.

Ja, mein Wissensstand ist, dass das an der internen Spannungsreferenz 
liegt.

> Ja. Nur eben nicht, indem du eine Spannung hinzufügst, sondern einfach
> indem du den OPV die Differenz von 1.2V ausregeln läßt.

Danke für den Hinweis, ist natürlich einfacher und genauer als vorne 
irgendeine synthetisch generierte Spannung reinzujagen.

Denn das
> Ausregeln von Änderungen ist genau die Stärke von OPV.

Das war mir durchaus bewusst, ich wäre nur nicht auf die Idee gekommen, 
den LM317 oder einen Transistor in den Feedbackkreis einzuschließen. 
Danke, schon wieder was gelernt.

>> Für einen Adder brauche ich einen zweiten Opamp und eine negative,
>> stabile Spannung von 1,2V.
>
> Das ist Unsinn.

Danke für die Aufklärung, viel gelernt hab ich dabei aber nicht :-) Gut, 
ist ja auch nicht deine Aufgabe ;-) Kann man mit einem Addierer mit OPV 
keine negativen und positiven Spannungen addieren (grundsätzlich) und 
wäre das dann hier nicht anwendbar?

>
> Axel S. schrieb:

> Siehe angehängtes Bild. Das was ich hier meinte, ist in der Mitte.

Danke!

>
> Aber eigentlich kannst du den LM317 auch ganz rauswerfen, der tut in der
> Schaltung ja sowieso nichts. Nimm einen npn Leistungstransistor, gerne
> auch einen Darlington an dessen Stelle. Der OPV regelt die
> Ausgangsspannung schon ganz alleine. Weiterer Vorteil: der OPV braucht
> in der Schaltung mit Transistor keine negative Versorgung mehr.

Macht der LM317 wirklich gar nichts mehr, außer Overtemp und Overcurrent 
Protection? Ist die Line und Load Regulation gleichwertig mit dem LM317 
oder LT3080 wenn ich da einfach einen (Darlington-)Transistor reinpacke?

von Joachim B. (jar)


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L. N. schrieb:
> Danke für die Aufklärung, viel gelernt hab ich dabei aber nicht :-) Gut,
> ist ja auch nicht deine Aufgabe ;-) Kann man mit einem Addierer mit OPV
> keine negativen und positiven Spannungen addieren?

doch man kann, nur müssen dann alle gewünschten Fakten auf den Tisch, 
Salami ist bei Pizza OK, aber hier kommt immer nur Rätselraten rum was 
der TO bezweckt?

> Macht der LM317 wirklich gar nichts mehr, außer Overtemp und Overcurrent
> Protection? Ist die Line und Load Regulation gleichwertig mit dem LM317
> oder LT3080 wenn ich da einfach einen (Darlington-)Transistor reinpacke?

wenn der Spannungsregler das alles leisten soll dann natürlich für seine 
Leistung die er umsetzt, mit den nachgeschalteten Transistor klappt das 
natürlich nicht, was willst du eine Leistungsbegrenzung für den 
Basisstrom des nachgeschalteten Transistors?

So ist das schon falsch in deiner Planung!

Soll der LM oder ein anderer Regler bis auf 0V runter muss die 
Versorgung vom Regler über alle Ströme + und - haben für den LM eben 
-1,2V bei seinem maximalen Ausgangstrom, z.B. 1,5A für die T Type im TO 
220

von Axel S. (a-za-z0-9)


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L. N. schrieb:
> Axel S. schrieb:
>
>> Ja. Das ist so und das muß so. Der LM317 regelt seinen Ausgang so, daß
>> da 1.2V mehr als an seinem Steuereingang liegen.
>
> Ja, mein Wissensstand ist, dass das an der internen Spannungsreferenz
> liegt.

Deine Wortwahl ist komisch.

Das liegt nicht an der Referenzspannung, sondern das ist schlicht und 
einfach die vorgesehene Funktion des LM317. Immerhin ist der für sich 
allein schon ein vollwertiger Spannungsregler.

>>> Für einen Adder brauche ich einen zweiten Opamp und eine negative,
>>> stabile Spannung von 1,2V.
>>
>> Das ist Unsinn.
>
> Danke für die Aufklärung, viel gelernt hab ich dabei aber nicht :-) Gut,
> ist ja auch nicht deine Aufgabe ;-) Kann man mit einem Addierer mit OPV
> keine negativen und positiven Spannungen addieren (grundsätzlich) und
> wäre das dann hier nicht anwendbar?

Natürlich kann man das tun. Und man könnte es hier auch anwenden. 
Macht man aber nicht. Genausowenig wie man einen 5-Tonner mietet, um 
Brötchen zu holen.

>> Aber eigentlich kannst du den LM317 auch ganz rauswerfen, der tut in der
>> Schaltung ja sowieso nichts. Nimm einen npn Leistungstransistor, gerne
>> auch einen Darlington an dessen Stelle. Der OPV regelt die
>> Ausgangsspannung schon ganz alleine. Weiterer Vorteil: der OPV braucht
>> in der Schaltung mit Transistor keine negative Versorgung mehr.
>
> Macht der LM317 wirklich gar nichts mehr, außer Overtemp und Overcurrent
> Protection?

Die Primärfunktion als Spannungsregler ist stillgelegt. Der Feedbackpfad 
des LM317, der normal über den Spannungsteiler vom Ausgang über den 
ADJ-Pin nach GND geht, existiert ja nicht.

Wenn man ganz pedantisch sein will, könnte man sagen, daß der LM317 
seine Ausgangsspannung bezüglich der Ausgangsspannung des OPV regelt. Er 
versucht, möglichst genau 1.2V darüber zu bleiben. Nur daß das halt für 
die Gesamtfunktion überhaupt keinen Sinn ergibt.

Tatsächlich ergibt sich durch diese aufeinandergestapelten zwei Regel- 
kreise (der OPV als erster und der LM317 als zweiter) das potentielle 
Problem der Instabilität, was sich praktisch durch Schwingen bemerkbar 
machen würde. Ob es praktisch passiert, hängt wesentlich vom verwendeten 
OPV ab. Ein Praktiker würde eine solche Schaltung möglichst vermeiden. 
Zumal es ja auch keinen guten Grund für die Verwendung eines LM317 
statt eines Transistors gibt.

> Ist die Line und Load Regulation gleichwertig mit dem LM317 oder
> LT3080 wenn ich da einfach einen (Darlington-)Transistor reinpacke?

Hängt auch vom OPV ab. Aber prinzipiell kann man das genauso gut oder 
sogar besser hinbekommen wie mit einem integrierten Regler. Wenn du mal 
Schaltpläne von Labornetzteilen anschaust, wirst du fast ausschließlich 
diese Topologie aus OPV und (Darlington-)Transistor finden.

von L. N. (derneumann)


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Joachim B. schrieb:
> doch man kann, nur müssen dann alle gewünschten Fakten auf den Tisch,
> Salami ist bei Pizza OK, aber hier kommt immer nur Rätselraten rum was
> der TO bezweckt?

Zwischendurch frage ich auch einfach nur, um meinen Wissensdurst zu 
stillen. Habe nie gesagt, dass ich das unbedingt mit einem Addierer 
machen möchte.
Keine eurer Antworten ist umsonst. Auch das aus der Antwort extrahierte 
Wissen diesmal nicht einsetze, merke ich es mir und wende es vielleicht 
mal wo anders an.

Joachim B. schrieb:
> wenn der Spannungsregler das alles leisten soll dann natürlich für seine
> Leistung die er umsetzt, mit den nachgeschalteten Transistor klappt das
> natürlich nicht, was willst du eine Leistungsbegrenzung für den
> Basisstrom des nachgeschalteten Transistors?

wenn ich so drüber nachdenke, ist das logisch. über den LM317 liefe dann 
ja "kein" strom mehr.
wenn ich statt dem LM317 (oder irgendeinem anderen Spannungsregler) 
einen Opamp mit Transistor nehme, müsste ich den Überstromschutz selbst 
umsetzen. Würde das mit einem MAX4080, einem Shunt Widerstand und einem 
weiteren Opamp gehen, der dann mit einem Transistor beim Erreichen des 
eingestellten Imax die Leistungstransistor Base gegen Ground zieht und 
damit zu macht?

Und Overtemp mit was ähnlichem, mit Opamp oder Comparator und Tempsensor 
oder gar µC (will ich sowieso einbauen), der dann abdreht? "kann" man 
wohl so machen, aber "macht" man das auch so?

> So ist das schon falsch in deiner Planung!

Von Planung kann keine Rede sein, mehr stochern, probieren und lernen 
:-D
Planen kann ich, wenn ich ein paar solche Schaltungen gebaut, Erfahrung 
gesammelt habe und diese im Bau eines Netzteils nutzen will ;-)

> Soll der LM oder ein anderer Regler bis auf 0V runter muss die
> Versorgung vom Regler über alle Ströme + und - haben für den LM eben
> -1,2V bei seinem maximalen Ausgangstrom, z.B. 1,5A für die T Type im TO
> 220

Bin mir nicht sicher, ob ich das verstehe. Muss ich quasi bei (z.B.) 
0,5V Ausgangsspannung die -0,7V Differenz zu den 1,2V Referenzspannung 
mit dem vollen Strom, der am Ausgang des LM317T gefordert wird, liefern 
können? Damit bräuchte ich dann eine vollwertige, negative Supply Rail, 
die entsprechend Strom liefern kann?

Axel S. schrieb:
> Das liegt nicht an der Referenzspannung, sondern das ist schlicht und
> einfach die vorgesehene Funktion des LM317. Immerhin ist der für sich
> allein schon ein vollwertiger Spannungsregler.

Mag ja sein, aber die Referenzspannung im LM317 ist doch schuld dran, 
dass er out of the box nicht unter 1,2V regeln kann - oder etwa nicht? 
Das habe ich gemeint mit "liegt an".

Axel S. schrieb:
> Natürlich kann man das tun. Und man könnte es hier auch anwenden.
> Macht man aber nicht. Genausowenig wie man einen 5-Tonner mietet, um
> Brötchen zu holen.

wie oben schon erwähnt, stelle ich Fragen manchmal auch nur um es zu 
verstehen, nicht weil ich das unbedingt so anwenden will.

Axel S. schrieb:
> Die Primärfunktion als Spannungsregler ist stillgelegt. Der Feedbackpfad
> des LM317, der normal über den Spannungsteiler vom Ausgang über den
> ADJ-Pin nach GND geht, existiert ja nicht.
> Wenn man ganz pedantisch sein will, könnte man sagen, daß der LM317
> seine Ausgangsspannung bezüglich der Ausgangsspannung des OPV regelt. Er
> versucht, möglichst genau 1.2V darüber zu bleiben. Nur daß das halt für
> die Gesamtfunktion überhaupt keinen Sinn ergibt.

Hab ich begriffen, macht Sinn für mich.

Axel S. schrieb:
> Tatsächlich ergibt sich durch diese aufeinandergestapelten zwei Regel-
> kreise (der OPV als erster und der LM317 als zweiter) das potentielle
> Problem der Instabilität, was sich praktisch durch Schwingen bemerkbar
> machen würde. Ob es praktisch passiert, hängt wesentlich vom verwendeten
> OPV ab. Ein Praktiker würde eine solche Schaltung möglichst vermeiden.
> Zumal es ja auch keinen guten Grund für die Verwendung eines LM317
> statt eines Transistors gibt.

Das finde ich schade, denn so muss man (wenn man einen Transistor 
anstatt des LM317 nimmt), Temperatur- und Überstromschutz selbst 
implementieren. Zwar kann man sich dabei austoben und es viel besser 
machen, als der LM317 das kann (inkl. Regelung des maximalen 
Ausgangsstroms - ist das dann schon eine KSQ?), trotzdem wärs cool wenn 
man für den ersten Schritt mal die integrierten Funktionen nutzen 
könnte. Wenn das instabil wird, ist das aber natürlich blöd.

Axel S. schrieb:
> Hängt auch vom OPV ab. Aber prinzipiell kann man das genauso gut oder
> sogar besser hinbekommen wie mit einem integrierten Regler.

Ich fürchte hier fängt wieder das Aussuchen von Bauteilen aufgrund von 
Formeln und Bauteilparametern an, die (oder deren Auswirkung) ich 
zumindest teilweise nicht verstehe. Da erreiche ich dann leider recht 
oft meine endgültige Grenze, wo ich dann wieder bei euch fragen muss ;-)
Oder ist das gar nicht so kompliziert?

Axel S. schrieb:
> Wenn du mal
> Schaltpläne von Labornetzteilen anschaust, wirst du fast ausschließlich
> diese Topologie aus OPV und (Darlington-)Transistor finden.

Ja, ist mir eigentlich bewusst, habe ich auch schon öfter gehört und 
gelesen. Ich dachte halt, mit einem fertigen Regler reichts für mich 
auch und macht mir das Leben einfacher. Solang man nicht auf 0V runter 
will, ist es mit einem LM317 wohl auch einfacher oder zumindest 
schneller aufgebaut...


Habe jetzt einen KD602 von Tesla in TO-3 hier gefunden (einziger 
Leistungstransistor den ich dzt habe :D) und den mal am Opamp 
angeschlossen (ohne negativer Supply Rail) und siehe da, Regelung 0-5V 
sofort problemlos möglich :-)
Da ich mich aber überhaupt nicht mit Transistoren auskenne (viel mehr 
mit MOSFETs) stellen sich mir ein paar Fragen:

- Ist der Transistor grundsätzlich für die Aufgabe geeignet? An sich 
scheints ja zu funktionieren, habe aber noch nicht viel getestet
- Was bedeutet Uebo? Spannung zwischen Emitter und Base, darf nicht 
höher sein als dieser Wert? Heißt das, dass ich im wesentlichen keine 
höhere Spannung an der Base anlegen darf als hier steht? Da gingen ja 
dann z.B. hier keine 0-10V, da ich keine 10V an der Base (mit dem Opamp 
Gain von 2) anlegen kann...?

Danke ;-)

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

L. N. schrieb:
> Joachim B. schrieb:
>> Soll der LM oder ein anderer Regler bis auf 0V runter muss die
>> Versorgung vom Regler über alle Ströme + und - haben für den LM eben
>> -1,2V bei seinem maximalen Ausgangstrom, z.B. 1,5A für die T Type im TO
>> 220
>
> Bin mir nicht sicher, ob ich das verstehe. Muss ich quasi bei (z.B.)
> 0,5V Ausgangsspannung die -0,7V Differenz zu den 1,2V Referenzspannung
> mit dem vollen Strom, der am Ausgang des LM317T gefordert wird, liefern
> können? Damit bräuchte ich dann eine vollwertige, negative Supply Rail,
> die entsprechend Strom liefern kann?

Nein.

Um mit dem LM317 auf 0V am Ausgang zu kommen, brauchst du zwei Dinge:

1. eine Spannung von -1.2V (bzw. was die Referenzspannung dieses LM317 
Exemplars ist) am ADJ Anschluß

2. eine negative Rail, die die max. 10mA Eigenstromverbrauch des LM317 
ableiten kann. Typisch wird der obere Widerstand des Spannungsteilers zu 
120R gewählt, was mit den nominal 1.2V Referenzspannung eben diese 10mA 
ergibt. Mit der Standardbeschaltung des LM317 mit 120R + Poti reicht 
dann eine simple -1.2V Spannungsquelle für den unteren Anschluß des 
Potis. Die 10mA liefern können muß.

ABER: wenn man ein Netzteil bauen will, das bis 0V am Ausgang herunter 
kommt, dann nimmt man einfach ein anderes Schaltungskonzept.


> Axel S. schrieb:
>> Das liegt nicht an der Referenzspannung, sondern das ist schlicht und
>> einfach die vorgesehene Funktion des LM317. Immerhin ist der für sich
>> allein schon ein vollwertiger Spannungsregler.
>
> Mag ja sein, aber die Referenzspannung im LM317 ist doch schuld dran,
> dass er out of the box nicht unter 1,2V regeln kann - oder etwa nicht?

Das Konzept des LM317 sieht schlicht nicht vor, daß er weiter runter 
kommt als bis zu seiner Referenzspannung. Tatsächlich ist es praktisch 
unmöglich, ohne negative Supply einen Spannungsregler zu bauen, der das 
kann. Und gebraucht wird es eigentlich auch nicht. Mein Eigenbau- 
Netzteil kommt auch nur auf ~1.2V runter (basiert aber nicht auf dem 
LM317 sondern dem MAA723). Das hat mir seit >20 Jahren immer gereicht.

> Axel S. schrieb:
>> Tatsächlich ergibt sich durch diese aufeinandergestapelten zwei Regel-
>> kreise (der OPV als erster und der LM317 als zweiter) das potentielle
>> Problem der Instabilität
>> Ein Praktiker würde eine solche Schaltung möglichst vermeiden.

> Das finde ich schade, denn so muss man (wenn man einen Transistor
> anstatt des LM317 nimmt), Temperatur- und Überstromschutz selbst
> implementieren.

Sofern man es braucht. Ein separater Leistungstransistor ist deutlich 
robuster als das, was im LM317 steckt. Schon der Trafo und Gleichrichter 
begrenzen ja den Strom. Und eine Sicherung verbaut man auch noch. Ein 
korrekt dimensionierter Kühlkörper macht die Temperaturüberwachung 
überflüssig.

Die eingebauten Schutzschaltungen des LM317 dienen dem Eigenschutz und 
machen das Bauteil idiotensicher. Aus Sicht des Herstellers ist das gut, 
denn es erhöht die Zuverlässigheit und Kundenzufriedenheit. Das bißchen 
Chipfläche für die Schutzschaltung fällt dagegen nicht ins Gewicht. 95%+ 
der Chipfläche braucht sowieso der dicke Transistor.

> Zwar kann man sich dabei austoben und es viel besser
> machen, als der LM317 das kann (inkl. Regelung des maximalen
> Ausgangsstroms - ist das dann schon eine KSQ?)

Ein Labornetzteil hat typischerweise eine einstellbare Strombegrenzung 
und wirkt dann je nach Last entweder als Konstantspannungs- oder als 
Konstantstromquelle.

> trotzdem wärs cool wenn
> man für den ersten Schritt mal die integrierten Funktionen nutzen
> könnte.

Das ist die falsche Herangehensweise. Man sucht sich nicht erst ein 
Bauteil raus und versucht dann, möglicht alle Funktionen zu nutzen. 
Sondern man hat ein Ziel und sucht dann die Bauteile heraus, mit denen 
man dieses Ziel a) überhaupt und b) mit möglichst wenig Aufwand 
erreicht.

> Habe jetzt einen KD602 von Tesla in TO-3 hier gefunden (einziger
> Leistungstransistor den ich dzt habe :D) und den mal am Opamp
> angeschlossen (ohne negativer Supply Rail) und siehe da, Regelung 0-5V
> sofort problemlos möglich :-)

War zu erwarten. Viel Strom wirst du damit aber nicht am Ausgang ziehen 
können, denn der KD602 hat recht wenig Stromverstärkung.

> - Ist der Transistor grundsätzlich für die Aufgabe geeignet?

Man würde einen zweiten Transistor, etwa der BD135 Klasse dazu nehmen 
und eine Darlington-Schaltung bauen. Der KD602 kann bis 8A 
Kollektorstrom, hat aber schlechtestenfalls nur eine Stromverstärkung 
von 15 (real und bei 1A würde ich mit 50 rechnen).

> - Was bedeutet Uebo? Spannung zwischen Emitter und Base, darf nicht
> höher sein als dieser Wert?

Ja. Aber es ist die Sperrspannung der Basis-Emitter Strecke. Im 
Normalfall betreibst du die in der anderen Richtung.

von L. N. (derneumann)


Lesenswert?

So, endlich mal wieder etwas Zeit..

Axel S. schrieb:
> ...

Danke für deine Ausführungen! Habe inzwischen mal eine Schaltung auf 
Basis des LM317 entworfen, die nur bis zur Referenzsspannung runtergeht. 
Danach bau ich etwas mit dem LT3080 (weil ich ihn schon da habe) und 
dann baue ich etwas mit Transistoren, ohne fertigem Spannungsregler :-)

Die aktuelle LM317 Schaltung arbeitet mit MAX4080T an einem Shunt zum 
Strommessen und einem LM358 wo ein DAC (MCP4922) drahängt und der 
Ausgang des MAX4080, so realisiere ich die Strombegrenzung und das 
Monitoring, da der Ausgang des MAX4080 auch in einen ADC (MCP3204) 
hineingeht.
Die Spannung regle ich mit einem LM358 und dem anderen Kanal des DACs.
Als konstante Last hab ich einen LM334 verbaut.
Ein TC7660 gibt mir die negative Spannung am LM358 welcher die Spannung 
regelt, damit ich hier auch wirklich auf die Referenzsspannung des LM317 
runterkomme (aus dem LM358 kommen dann 0,0V raus).
Referenzsspannungsquelle ist ein MCP1541 mit 4,096V.

Ich hab noch einige Abweichungen beim DAC und dem ADC und dem was ich 
dann mit dem Multimeter messe, das liegt aber wohl auch daran dass ich 
für die ganzen Spannungsteiler und Opamp Feedbackwiderstände keine 
Präzisionsteile verwendet habe sondern billige Chinaware, da muss ich 
noch das richtige Zeug einkaufen... Mein Multimeter ist wohl auch nicht 
das genaueste. Am Oszi sehe ich dann noch jedes Mal wenn das SPI Display 
aktualisiert wunderschöne Störungen.

Bin gerade dabei, den Schaltplan in Eagle zu zeichnen (kann ich dann 
gerne hochladen wenn ich mit dem ersten Entwurf fertig bin) und werde 
dann versuchen die Platine so zu layouten, dass sich Störungen möglichst 
wenig verbreiten können. Laut einem Kollegen sollten da Ferritperlen und 
Spulen helfen...

Axel S. schrieb:
> War zu erwarten. Viel Strom wirst du damit aber nicht am Ausgang ziehen
> können, denn der KD602 hat recht wenig Stromverstärkung.
>
>> - Ist der Transistor grundsätzlich für die Aufgabe geeignet?
>
> Man würde einen zweiten Transistor, etwa der BD135 Klasse dazu nehmen
> und eine Darlington-Schaltung bauen. Der KD602 kann bis 8A
> Kollektorstrom, hat aber schlechtestenfalls nur eine Stromverstärkung
> von 15 (real und bei 1A würde ich mit 50 rechnen).

Hast du einen Link, wo das Thema Stromverstärkung, und was du da grad 
voller Selbstverständlichkeit rausgehauen hast, verständlich (gut) 
erklärt wird? Verstehe nämlich kaum mehr als Bahnhof ;-)

Axel S. schrieb:
> Ja. Aber es ist die Sperrspannung der Basis-Emitter Strecke. Im
> Normalfall betreibst du die in der anderen Richtung.

ok verstehe.

Danke!

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