Differenzverstärker funktioniert nicht richtig

[Maxim W. (maxim_w)]

Ich versuche bidirektional nen Strom einer H-Brücke zu Messen. Klappt in 
der Theorie auch ohne Probleme, aber in der Realität habe ich ein ganz 
schön großes Offset.


Momentan messe ich direkt am Ausgang des OP eine Spannung von 8,6V als 
Nulllage. Es sollten aber 6V sein. Vorher hatte ich R1 bis R4 um Faktor 
100 kleiner als im Bild und da lag die Nulllage etwa bei 10V. Um diese 
Nulllage passiert auch etwas. Das Signal war mit kleineren Widerständen 
aber deutlicher. Habe aktuell nur etwa 200mA AC erzeugt, daher war das 
Ausgangssignal ohnehin nicht so groß.


Das Bezugspotential von 6V für den Differenzverstärker erzeuge ich mit 
einem Spannungsfolger, wie im Bild zu sehen. Die positive Versorgung der 
OPs liegt bei 12V, die negative bei GND. Die Widerstände haben alle eine 
Toleranz von 1%.


Nun, das Problem ist der Offset. Ich weiß wirklich nicht woher der 
kommt... Hat jemand eine Idee?

[Klaus R. (klara)]

Maxim W. schrieb:
> Ich versuche bidirektional nen Strom einer H-Brücke zu Messen.
> Klappt in
> der Theorie auch ohne Probleme, aber in der Realität habe ich ein ganz
> schön großes Offset.
>
Was sagt denn LTspice dazu?
Wäre gut wenn Du die Simulation zur Verfügung stellst.
mfg Klaus

[WIRO (Gast)]

Wie groß sind die Spannungen am invertierenden und am 
nichtinvertierenden Eingang des OV gegen die negative Betriebsspannung 
des OV gemessen?

Gruß,
WIRO

[Helmut S. (helmuts)]

Der Opamp ist viel zu langsam. Entweder einen superschnellen Opamp 
nehmen oder bereits die Eingangssignale mit einem Tiefpass filtern.
Du kannst auch einen zip-File machen (ohne .raw und .log) und an deine 
Antwort anhängen. Damit können Andere direkt das Problem lösen.

[Sven S. (schrecklicher_sven)]

Der Eingangsspannungsbereich des 4558 geht nicht bis zur negativen 
Betriebsspannung. Er braucht höhere Spannung an den Eingängen.

[Max M. (jens2001)]

Hab mal ins DB vom RC4558 geschaut.
Da steht was von "dual 741".
In vorigen Jahrtausen hab ich so ziemlich alles mit nem 741 gemach.
Ging auch. Man muss nur wissen wo die Grenzen des 741 sind.
Und R2R kann der 741 mit Sicherheit nicht.

Welche Spannung hast an den Eingängen bezogen auf die neg. 
Betriebsspannung???

[Ach Du grüne Neune (Gast)]

Auch einen Rail to Rail OPV würde ich zumindest an einer kleinen 
negativen Versorgungsspannung anschließen. Insbesondere dann, wenn R7 
und R9 so niederohmig sind.

Testweise würde ich R7 und R9 auf 100 Milliohm vergrößern und R1 und R4 
auf 1/10 reduzieren. Das ergibt am Ausgang stabilere Werte. Um 
Restripple zu unterdrücken könnte C1, je nach PWM-Frequenz, auch noch 
vergrößert werden.

[Maxim W. (maxim_w)]

WIRO schrieb:
> Wie groß sind die Spannungen am invertierenden und am
> nichtinvertierenden Eingang des OV gegen die negative Betriebsspannung
> des OV gemessen?

Hmmm, der eine Liegt bei 163mV und der andere bei 210mV. Die differenz 
sollte null sein, oder nicht? (Bilder)

Sven S. schrieb:
> Der Eingangsspannungsbereich des 4558 geht nicht bis zur negativen
> Betriebsspannung. Er braucht höhere Spannung an den Eingängen.

Stimmt! Darüber habe ich gar nicht so richtig nachgedacht. Macht jetzt 
auch langsam Sinn, wenn man die Eingänge des OPV betrachtet.

Helmut S. schrieb:
> Der Opamp ist viel zu langsam.

3MHz Bandbreite sollten bei 20KHz PWM reichen. Der eigentliche 
Wechselstrom wird auch nie schneller als 1,6kHz sein.


Danke schon mal für alle Antworten! Werde mir den Rest morgen mal 
anschauen. Soweit sieht es echt danach aus, dass einfach die 
Eingangsspannungen zu klein sind. Aber mit einem OP der bis auf negative 
Versorgung geht, sollte es ja gehen, oder?

[Helmut S. (helmuts)]

> Aber mit einem OP der bis auf negative Versorgung geht, sollte es ja gehen, 
oder?

Dann setze doch einen in die Schaltung ein. Uns gibst du deine Schaltung 
ja nicht. Dann musst du as halt selber simulieren. Dafür ist die 
Simulation da. Das Design könnte ja noch weitere Probleme haben.

[Maxim W. (maxim_w)]

Da ist die Simulation. Komischerweise funktioniert es da aber.

[Achim S. (Gast)]

Maxim W. schrieb:
> 3MHz Bandbreite sollten bei 20KHz PWM reichen

3nHz Verstärkungs-Bandbreiteprodukt. Bei deiner Verstärkung  bleibt nur 
eine Bandbreite von 55kHz - also zu langsam für 20kHz PWM

[Helmut S. (helmuts)]

Maxim W. schrieb:
> Da ist die Simulation. Komischerweise funktioniert es da aber.

Du hast die falsche Schaltung angehängt. In deiner bishereigen Schaltung 
sind Stromsense-Widerstände in der Source. Die fehlen komplett.

[Harald W. (wilhelms)]

Achim S. schrieb:

> 3nHz Verstärkungs-Bandbreiteprodukt.

Drei Nanohertz ist wirklich sehr wenig...

[Maxim W. (maxim_w)]

Helmut S. schrieb:
> Maxim W. schrieb:
>> Da ist die Simulation. Komischerweise funktioniert es da aber.
>
> Du hast die falsche Schaltung angehängt. In deiner bishereigen Schaltung
> sind Stromsense-Widerstände in der Source. Die fehlen komplett.

Sorry, hab wohl vergessen zu speichern. Hier das richtige.

[Achim S. (Gast)]

Harald W. schrieb:
> Drei Nanohertz ist wirklich sehr wenig.

auf dem Handy tippe ich leicht mal daneben. Wenn du eine Zeile weiter 
oben schaust, siehst du was gemeint war.

[Fort GEschrittener (Gast)]

Maxim W. schrieb:
> 20190926_222451_HDR.jpg

Och nööööö ....

... jetzt geht das mit dem Tektronix fotographieren wieder los.

http://www.ko4bb.com/getsimple/index.php?id=tds2xx-screen-dump-release-notes

[Jens G. (jensig)]

Fort GEschrittener (Gast) schrieb:

>Maxim W. schrieb:
>> 20190926_222451_HDR.jpg

>Och nööööö ....

>... jetzt geht das mit dem Tektronix fotographieren wieder los.

>http://www.ko4bb.com/getsimple/index.ph

Also ein Fortgeschrittener bist Du auf alle Fälle mal nicht.
Diese alten Tektronix bieten nur dann eine Computerschnittstelle, wenn 
du auch das Zusatzmodul für eben diese Connectivity hast. Das war 
zumindest bei diesen TDS2xx nicht automatisch dabei, sondern durfte 
damals für weitere 1000,-DM zusätzlich erworben werden. Vielleicht 
bekommt man das heute auf Ebay oder sonstwas für'n Äappl und'n Ei.
Es liegt also evtl. nicht an fehlender SW, sondern HW, wenn jemand echte 
Screenshots macht(ich habe auch so ein TDS224 ohne diese 
Zusatzmöglichkeit ...).

[Helmut S. (helmuts)]

Nach aufwendiger Analyse und der Änderungen sind im Anhang zwei 
Schaltungen.
Der Haupfehler waren die xxns überlappenden Ansteuerimpulse der 
Transistoren der H-Brücke. Das ist übrigens der typische Fehler den 
viele am Anfang machen.
Ich habe eine Verzögerungsschaltung eingefügt die 100ns Totzeit beim 
umschalten erzeugt. Das geht natürlich auch mit weniger Totzeit, wenn 
die Gatetreiber schnell und stark genug sind. Bei richtigen kombinierten 
H-Brücken-Treiber-ICs sollte das schon intern eingebaut sein.
Außerdem habe ich die Verstärkung am Opamp auf die exakten notwendigen 
Werte eingestellt damit  (V(out)*4-6)/1V*2A exakt den Stromwert der 
Spule ergibt.

Einfach den zip-file auspacken und mit der Simulation loslegen. Da muss 
kein .sym oder .lib file irgendwo hinkopiert werden.

Die tiefpassgefilteren Signale V(1) und V(2) zeigen welchen Stromverlauf 
du vorgegeben ist.

Mach mal einen Rechtsklick auf die angezeigten 0V im Schaltplan. Da 
siehst du wie man die Auflösung von angezeigten Arbeitspunkten mit 1mV 
Auflöung rundet. Normalerweise steht da nur "$". Jetzt steht da 
"round($*1k)/1k".

[Wolfgang (Gast)]

Max M. schrieb:
> Welche Spannung hast an den Eingängen bezogen auf die neg.
> Betriebsspannung???

Welche negative Betriebsspannung?
Da sitzen 10mΩ als Shunts gegen Gnd. Viel Spannung kommt da nicht 
zusammen.

[Helmut S. (helmuts)]

Wolfgang schrieb:
> Max M. schrieb:
>> Welche Spannung hast an den Eingängen bezogen auf die neg.
>> Betriebsspannung???
>
> Welche negative Betriebsspannung?
> Da sitzen 10mΩ als Shunts gegen Gnd. Viel Spannung kommt da nicht
> zusammen.

Es kommen Spitzen bis -80mV aber das ist bei Opamps die am Eingang bis 
zur negativen Versorgung funktionieren kein Problem. Da sind oft bis zu 
-100mV spezifiziert.

[Maxim W. (maxim_w)]

Vielen Dank Helmut, für deinen Aufwand!

Helmut S. schrieb:
> Bei richtigen kombinierten
> H-Brücken-Treiber-ICs sollte das schon intern eingebaut sein.

Ja, ich verwende den MIC4606. Der macht das schon.

Helmut S. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Max M. schrieb:
>>> Welche Spannung hast an den Eingängen bezogen auf die neg.
>>> Betriebsspannung???
>>
>> Welche negative Betriebsspannung?
>> Da sitzen 10mΩ als Shunts gegen Gnd. Viel Spannung kommt da nicht
>> zusammen.
>
> Es kommen Spitzen bis -80mV aber das ist bei Opamps die am Eingang bis
> zur negativen Versorgung funktionieren kein Problem. Da sind oft bis zu
> -100mV spezifiziert.

Fazit daraus ist also, ich sollte mir einen OP bestellen, der bis auf 
die negative Versorgungsspannung runter kommt, richtig? Meiner ist 
schlicht und einfach ungeeignet? Komisch, dass man das aber in der 
Simulation nicht sieht.

[Harald W. (wilhelms)]

Fort GEschrittener schrieb:

>> 20190926_222451_HDR.jpg
>
> Och nööööö ....
>
> ... jetzt geht das mit dem Tektronix fotographieren wieder los.
>
> http://www.ko4bb.com/getsimple/index.php?id=tds2xx-screen-dump-release-notes

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