Guten Tag zusammen Hab den Auftrag in der Schule bekommen, einen Trennverstärker zu entwerfen. Die Bedingungen zur Schaltung sind folgende: 1. Eingangspannung: +/- 20V 2. Ausgangsspannung: +/-1V 3. Frenquenz: 10Hz – 100kHz Für die Versorgung des Verstärker können Batterien benutzt werden. Die Schaltung habe ich soweit fertig. Ich kann die Eingangsspannung für alle gegebenen Frequenzen am Ausgang abbilden und das ohne Verzerrungen. Die Speisung des Verstärkers ist auch schon bereit. Jedoch habe ich folgende zwei Fragen. Die erste wäre, ob ich den Kondensator C2 überhaupt auf die andere Seite des IL300 setzen kann/darf und ob es dann immer noch als «getrennt» gilt. Falls ich den Kondensator nicht so setzen kann, dann bekomme ich am Ausgang für hohe Frequenzen einen verzerrten oder einen ziemlich stark gedämpften Sinus. Die zweite Frage gilt für beide Kondensatoren. Ich habe beide Kondensatoren so in etwa bestimmt, indem ich es immer wieder simuliert habe. Gibt es einen anderen Weg den ihr mir vorschlagen könnt, als die Schaltung immer wieder zu simulieren? (Literatur?) Besten Danke für die Antworten
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Leider Überbrückt c2 einfach die störungserzeugende trennung. Sobald dann der spannungshub höherfrequente anteile hat, kommen die direkt und stark in deine ausgangsspannung. Stattdessen solltest du versuchen, das regelverhalten von U8 zu verbessern. Die beiden Photodiodenzweige sollten möglichst identisch gebaut und belastet sein. Momentan ist der Ausgangspfad hochohmig in den nichtinvertierenden verstärker gegeben, wohingegen der primärfeedback mit der kapazitiven gegenkopplung belastet wird.
Achja, schaltung 1 funtkioniert nur, weil die beiden teile über gnd galvanisch verbunden sind. Lege dazwischen mal ein sinal.
> Hab den Auftrag in der Schule bekommen, einen Trennverstärker zu > entwerfen. Interessant. Das hätte ich weder von einer Schule erwartet, noch von einem Schueler soweit zu kommen. > Gibt es einen anderen Weg den ihr mir vorschlagen könnt, als die > Schaltung immer wieder zu simulieren? (Literatur?) Ich koennte mir vorstellen das du das hier lesen willst: http://www.ixysic.com/home/pdfs.nsf/www/AN-107.pdf/$file/AN-107.pdf Falls du Probleme hast an diese Optokoppler zu kommen, es ist auch moeglich zwei normale Optokoppler zu verwenden. (beide Sendedioden in Reihe) Das ist dann nicht ganz so gut vor allem wenn die unterschiedlich warm sind, aber fuer irgendwelche Bastelaktionen auf dem Schreibtisch reicht es aus. Ich uebertrage so von DC bis etwa 130khz ohne Probleme. Sowohl in der Simulation wie auch in der Praxis. Ausserdem sei es erwaehnt das es von Analog, TI und Silabs auch analoge Koppler gibt die alles digital in einem Gehaeuse machen. (z.B ISO224) Olaf
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Eine Anzahl von 5 Operationsverstärkern halte ich auch für übertrieben und überflüssig. Zwei sollten genügen. Eine Eintransistorlösung auf der Senderseite könnte schon ausreichend sein. Statt den ollen CNY17 könnte man hier auch den IL300 einsetzen, um mit der Übertragungsfrequenz annähernd in den gewünschten Bereich zu kommen.
Mit dem IL300 gab es mal einen Bausatz von ELV, ist aber längst Gechichde. https://de.elv.com/optischer-trennverstaerker-fuer-analoge-audiosignale-komplettbausatz-ohne-gehaeuse-036901 Beschrieben im ELV-Heft 3/1999 Es gibt solche Isolationsverstärker auch als fertige ICs: http://www.ti.com/isolation/isolated-amplifiers/overview.html?keyMatch=ISOLATION%20AMPLIFIERS&tisearch=Search-EN-everything problematisch sind die +/- 20V, hier ist das Maximum +/-12V am Eingang, den Rest müsste man mit einem Spannungsteiler erschlagen. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/iso224.pdf Bandbreite 185/275 kHz wäre ok, die +/- 4V am Ausgang passen auch. Einzelpreis bei Digikey 10,92€ https://www.digikey.de/product-detail/de/texas-instruments/ISO224ADWVR/296-52315-1-ND/9856805 oder 10,79€ von Mouser, Mouser-Nr.:595-ISO224ADWVR
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> Statt den ollen CNY17 könnte man hier auch den IL300 einsetzen, um > mit der Übertragungsfrequenz annähernd in den gewünschten Bereich zu > kommen. Sind die nicht gleich oll? :-) Ich verwende zwei TCLT1109. Was Geschwindigkeit angeht kann man viel mit der Schaltungstechnik rausholen. Siehe auch die Applikation die ich oben angegeben habe. Olaf
maki schrieb: > Die Schaltung habe ich soweit fertig. Ich kann die Eingangsspannung für > alle gegebenen Frequenzen am Ausgang abbilden und das ohne Verzerrungen. Naja. Die Schaltung ist nicht stabil, d.h. sie schwingt. Das sieht man an den Kurven mit dem "Gezappel", z.B. an den 3 unteren Kurven im 3. Bild. Diese Verläufe sollten annähernd sinusförmig wie das Eingangssignal sein. Man sieht statt dessen in der Amplitude zunehmende hochfrequente Signale. Der Grund für die Schwingungen ist wahrscheinlich der Transistor in Emitterschaltung ohne Stromgegenkopplung, der die Schleifenverstärkung des OPV zu stark erhöht. In den Applikationen zum IL300 werden die zusätzlichen Transistoren als Emitterfolger mit zusätzlichem Emitterwiderstand betrieben. Daher ist die zusätzliche Schleifenverstärkung deutlich kleiner. Leider weigert sich mein TINA deine TSC-Datei zu öffnen, sonst hätte ich mir die Sache mal genauer angesehen. Vielleicht kannst du die Datei mal in einer älteren Version abspeichern (nicht höher als TINA 10; im Speicherdialog-Fenster kann man das auswählen) und wieder hochladen.
Danke! Hab die Schaltung nochmals angepasst und den Transisotr sowie C2 rausgenommen. Den Transistor hab ich durch eine Widerstand ersetzt. Die Schaltung funktioniert nun. Jedoch habe ich das Problem, dass meine Eingangsimpedanz gleich oder höher sein muss als 1Mohm. Ich hab den Eingang nochmals angepass mit einem Spannungsteiler. Jedoch ist es keine schöne Lösung. Gibt es da einen anderen Ansatz, wie ich die 1Mohm am Eingang erreichen kann. Ich darf nur den Opa350 benutzen. Dieser erträgt leider nur 7 Volt am Eingang. Damit fällt ein Impedanzwandler mit einem Operationsverstärker weg.
Olaf schrieb: >> Hab den Auftrag in der Schule bekommen, einen Trennverstärker zu >> entwerfen. > > Interessant. Das hätte ich weder von einer Schule erwartet, noch von > einem Schueler soweit zu kommen. > >> Gibt es einen anderen Weg den ihr mir vorschlagen könnt, als die >> Schaltung immer wieder zu simulieren? (Literatur?) > > Ich koennte mir vorstellen das du das hier lesen willst: > > http://www.ixysic.com/home/pdfs.nsf/www/AN-107.pdf/$file/AN-107.pdf > > Falls du Probleme hast an diese Optokoppler zu kommen, es ist auch > moeglich zwei normale Optokoppler zu verwenden. (beide Sendedioden in > Reihe) Das ist dann nicht ganz so gut vor allem wenn die unterschiedlich > warm sind, aber fuer irgendwelche Bastelaktionen auf dem Schreibtisch > reicht es aus. Ich uebertrage so von DC bis etwa 130khz ohne Probleme. > Sowohl in der Simulation wie auch in der Praxis. > > Ausserdem sei es erwaehnt das es von Analog, TI und Silabs auch analoge > Koppler gibt die alles digital in einem Gehaeuse machen. (z.B ISO224) > > Olaf Vielen Dank Olaf! Ist ne Hochschule.^^ Konnten zwischen Klasse D oder Trennverstärker wählen. Ja genau das ist es! Hatte nur aus dem Buch <<Elemente der angewandten Elektronik>> von Böhmer etwas nützliches gefunden und versucht mit dem zuarbeiten. Ich darf keine anderen Optokoppler verwenden. Es muss der IL300 sein.
Die wichtigste Angabe fehlt: Welche Spannung muss das Ding aushalten (und nach welchen Richtlinien wird getestet)? Deine Schaltung ist aber meiner Meinung nach sehr kompliziert. Die käuflichen High-Voltage Differenzverstärker verwenden meist einen einzelnen Differenzverstärker mit 4 Widerständen. In deinem Fall 2x 10 MegaOhm von den beiden Eingängen zum + und - Eingang des Opamps, und 500 Kiloohm vom - Eingang zum Ausgang, und vom + Eingang zum Ground. Die "Trennung" ist dann zwar keine echte, aber die Ableitströme sind << 1 mA, und damit Ok. In deinem Fall kannst du auch vor die 10 MOhm Widerstände 10nF schalten, dann hast du auch eine DC Trennung.
Ach Du grüne Neune schrieb: > Eine Anzahl von 5 Operationsverstärkern halte ich auch für übertrieben > und überflüssig. Zwei sollten genügen. > Eine Eintransistorlösung auf der Senderseite könnte schon ausreichend > sein. Statt den ollen CNY17 könnte man hier auch den IL300 einsetzen, um > mit der Übertragungsfrequenz annähernd in den gewünschten Bereich zu > kommen. Ja das stimmt absolut. Habe jedoch das Problem, dass es bis zu 100kHz sein muss. Zudem sollte der Eingang mindestens 1Mohm hoch sein. Mit einer Transistor Schaltung am Eingang könnte das ziehmlich schwierig werden.
Udo K. schrieb: > Die wichtigste Angabe fehlt: Welche Spannung muss das Ding > aushalten > (und nach welchen Richtlinien wird getestet)? Die Schlatung soll am Eingang +/-20V aufnehmen und diese am Ausgang mit +/-1V abbilden. Eigentlich hätte aus der Schaltung ein PCB werden sollen. Jedoch müssen wir wegen der Coronakriese keine PCB mehr fertigen. > > Deine Schaltung ist aber meiner Meinung nach sehr kompliziert. Ja vorallem mit der Beschränkung der Bauteile. > > Die käuflichen High-Voltage Differenzverstärker verwenden > meist einen einzelnen Differenzverstärker mit 4 Widerständen. > In deinem Fall 2x 10 MegaOhm von den beiden Eingängen zum > + und - Eingang des Opamps, und 500 Kiloohm vom - Eingang zum Ausgang, > und vom + Eingang zum Ground. > > Die "Trennung" ist dann zwar keine echte, aber die Ableitströme > sind << 1 mA, und damit Ok. > Ich glaube dass du die Verbindung von GND_1 und GND_2 auf GND meist. Ich hatte es versucht ohne die Verbindung, jeodch kann das Tina nicht simulieren.
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Den IL300 hat ursprünglich Siemens hergestellt: https://pdf1.alldatasheet.net/datasheet-pdf/view/45310/SIEMENS/IL300.html Später dasselbe unter Infineon: https://www.digchip.com/datasheets/parts/datasheet/216/IL300-pdf.php da sind ein paar Applikationsschaltungen im Datenblatt und einige Formeln zur Berechnung. Das fehlt alles im Vishay-Datenblatt. Es gibt aber eine Vishay Application note 50 dazu. https://www.vishay.com/docs/83708/appnote50.pdf Oben ein Foto des ELV-Trennverstärkers von innen. https://files.elv.com/service/manuals/OTV/OTV_KM_G_020521.pdf der Artikel dazu
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Bearbeitet durch User
Christoph db1uq K. schrieb: > Oben ein Foto des ELV-Trennverstärkers von innen. Ich habe jetzt nicht verglichen, aber ich nehme an, die ELV-Schaltung wird weitgehend der Schaltung im Datenblatt entsprechen. :-) Im Endeffekt sind das ja typische Grundschaltungen mit Operations- verstärkern und keine "Raketentechnik".
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