Hallo, ich sammle erste Erfahrungen mit LTspice. Ich habe mir das Modell für LM311 runtergeladen und eingefügt. Danach habe ich angefangen, mit den Spannungen und dem Ausgang rumzuspielen. Ich habe eine Spannung am nicht invertierten Eingang, die von 24 V nach 10s auf 12 V bei 20s sinkt. Die Referenzspannung am invertierten Eingang habe ich am Anfang über eine separate Quelle simuliert. Später habe diese von der Hauptversorgung mit einem Spannungsteiler abgezweigt. Allerdings soll die Referenzspannung nicht mit sinken. Ich habe deshalb ein Kondensator und eine Diode eingebaut, um eine feste Referenzspannung zu habe. Meine Idee war, dass der Kondensator am Anfang auf die Spannung nach dem R3 auf 17 V aufgeladen wird und anschließend diese Spannung hält, weil die Diode verhindert, dass er sich entlädt. Es sollte also eine Spannung von 17 V anliegen. Allerdings liegt, wenn ich es messe, eine Spannung von über 24 V an. Dies verwundert mich sehr. Sobald ich die Diode rausnehme, ist alles "normal", wie ich es erwartet habe. Anbei schicke ich Bilder von den Verläufen. Vielleicht kann mir jemand erklären, wie man auf die gemessene Spannung von über 24 V kommt. Viele liebe Grüße, Karlo
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Der Simulator berechnet zuerst einen Arbeitspunkt (Startwert zur Simulation), d. h., alle Kondensatoren sind auf einen Wert geladen, den sie angenommen hätten, wenn die die Betriebsspannung (unendliche) lange Zeit vor dem Start der Simulation angelegt worden wäre. Also praktisch die Spannung, die an den (vorgesehenen) Anschlusspunkten des Kondensators anliegen würde, wenn der nicht vorhanden wäre. Nun kommt aber ein Strom aus dem LM311-Eingangang, der für den hohen Startwert sorgt. Abhilfe: Den initialen Startwert von C1 auf 0V setzen. Wie das in LTSpice geht, weiß ich allerdings nicht - aber es ist ein einfacher Parameter.
Karlo M. schrieb: > Ich habe mir das Modell für > LM311 runtergeladen und eingefügt. Muss man eigentlich nicht. LTSpice kommt mit einem Modell des RH111. Das ist ein LM111 für Weltraum-Anwendungen ("Radiation Hardened"). Der LM111 wiederum ist ein besserer LM311. Für einfache Experimente in LTSpice sind die Unterschiede zwischen RH111, LM111 und LM311 ziemlich egal.
Hannes J. schrieb: > Karlo M. schrieb: >> Ich habe mir das Modell für >> LM311 runtergeladen und eingefügt. > > Muss man eigentlich nicht. LTSpice kommt mit einem Modell des RH111. Das > ist ein LM111 für Weltraum-Anwendungen ("Radiation Hardened"). Der LM111 > wiederum ist ein besserer LM311. Für einfache Experimente in LTSpice > sind die Unterschiede zwischen RH111, LM111 und LM311 ziemlich egal. Dann kann er ja mal den runtergeladenen LM311 mit dem vorhandenen RH111 vergleichen und das Ergebnis dann hier posten. Ich bin gespannt.
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Der Zahn der Zeit schrieb: > Abhilfe: Den initialen Startwert von C1 auf 0V setzen. Wie das in > LTSpice geht, weiß ich allerdings nicht - aber es ist ein einfacher > Parameter. Ctrl-RMB auf den Kondensator, dann in die Zeile 'Value2' den Wert 'ic=0' eintragen (heißt: 'initial condition', Anfangswert für die Kondensatorspannung soll 0V sein), evtl. noch das x in der Spalte 'Vis' aktivieren, so dass man die Modifikation auch sieht. Siehe Anhang.
Vielen Dank für eure schnellen antworten und Tipps :) Der Zahn der Zeit schrieb: > Der Simulator berechnet zuerst einen Arbeitspunkt (Startwert zur > Simulation), d. h., alle Kondensatoren sind auf einen Wert geladen, den > sie angenommen hätten, wenn die die Betriebsspannung (unendliche) lange > Zeit vor dem Start der Simulation angelegt worden wäre. Also praktisch > die Spannung, die an den (vorgesehenen) Anschlusspunkten des > Kondensators anliegen würde, wenn der nicht vorhanden wäre. Nun kommt > aber ein Strom aus dem LM311-Eingangang, der für den hohen Startwert > sorgt. Mir war nicht bewusst, dass ein Strom aus dem Eingang des Komparators kommt. Wie kommt es zu diesem Zustand? Erwin D. schrieb: > Dann kann er ja mal den runtergeladenen LM311 mit dem vorhandenen RH111 > vergleichen und das Ergebnis dann hier posten. Ich bin gespannt. Was würdest du den gerne genau verglichen haben wollen? Otto schrieb: > Und wo genau befindet sich in deiner Schaltung die Spannungsquelle V+? Ah, die habe ich vergessen mit rauf zu nehmen. Die befindet sich dort auch und ist eine separate Quelle, welche die Versorgung gewährleisten soll. Allerdings fällt mir gerade auf, dass nach Datenblatt ich diese mindestens auf 5 V packen sollte und nicht wie gerade auf 3,5 V.
Karlo M. schrieb: > Mir war nicht bewusst, dass ein Strom aus dem Eingang des Komparators > kommt. Wie kommt es zu diesem Zustand? Weist du, wie Transistoren funktionieren? Wenn ja, siehst du den Grund, wenn du dir die Innenschaltung in einem der PDF-Files (z.B. https://www.st.com/resource/en/datasheet/lm311.pdf) ansiehst. Wenn nicht - dann soll's jemand anderes erklären.
wenn die .asc Datei eingestellt wird, wird es noch einfacher. Zum austesten ... :-) http://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherCAD/LTSpice%20XVII%20_Tutorial_korr.pdf https://wiki.analog.com/university/courses/tutorials/index https://www.analog.com/en/education/education-library/linear-circuit-design-handbook.html Erklärung und Dateien für LTspice und Fritzing files https://wiki.analog.com/university/courses/alm1k/alm_circuits_lab_outline https://github.com/analogdevicesinc/education_tools/tree/master/m1k/ltspice
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Vielen Dank noch mal für eure zahlreichen Antworten. Es funktioniert jetzt und die Quellen werden mir bestimmt auch in Zukunft weiter helfen. Der Zahn der Zeit schrieb: > Weist du, wie Transistoren funktionieren? Wenn ja, siehst du den Grund, > wenn du dir die Innenschaltung in einem der PDF-Files (z.B. > https://www.st.com/resource/en/datasheet/lm311.pdf) ansiehst. Ja, dass Grundprinzip von Transistoren ist mir bekannt. Allerdings habe ich mich noch nicht mit einer so großen Schaltung wie hier auseinandergesetzt. Wäre sehr dankbar, falls jemand noch mal dazu mir eine kleine Erklärung liefert. Ich habe noch eine kurze Frage, weil ich, wenn ich dies simuliert habe, es auch gerne ausprobieren und die Schaltung mal aufbauen möchte. Sollte man hier auch eine Hysterese vorsehen um mit oszillieren oder rauschen klar zu kommen oder ist es eher unwahrscheinlich, das dies hier auftritt? Das System sieht jetzt folgendermaßen aus. Ich möchte das ganze mit einem Akku versorgen und einen Spannungswandler nutzen, der dann die 3.3 V Versorgung liefern soll.
Mich nerven diese Zeichnungen, die man Schaltbild nennt, die aber letztlich nach meiner Meinung nur aufgehübschte Netzlisten sind und von Menschen nur etwas besser als reine Netzlisten lesbar sind. Hier: Ein IC, dessen Funktion und Anschlüsse zum Verständnis der Schaltung offensichtlich irrelevant sind - oder warum gibt's nur Pinnummern? Schlimmer: Die LM/LP311 habe 8 Anschlüsse. Hier sind 6 gezeichnet. Ich habe kein 6-poliges gesehen, zumindest nicht auf Anhieb - also darf ich jetzt noch weiter forschen oder raten, was da wo angeschlossen ist. Warum muss ich das? Weil keine Spannungsversorgung des ICs eingezeichnet ist. Und ohne Spannungsversorgung funktioniert das nicht. Sollte Pin 3 VDD sein, funktioniert sie auch nicht, denn der Common-Mode Input Range würde weit überschritten, es würden zumindest erhebliche Ströme in die Eingänge fließen, was zumindest an V(n002) zu erkennen wäre. Oder das Simulationsmodell ist falsch.
Der Zahn der Zeit schrieb: > Hier: Ein IC, dessen Funktion und Anschlüsse zum Verständnis der > Schaltung offensichtlich irrelevant sind - oder warum gibt's nur > Pinnummern? Ja, da hast du natürlich recht. Ich habe die Funktion von LTspice genutzt, die mir ein Bauteil erstellt hat und nicht daran gedacht. Das tut mit leid. Dies ist die Belegung. * CONNECTIONS: NON-INVERTING INPUT * | INVERTING INPUT * | | POSITIVE POWER SUPPLY * | | | NEGATIVE POWER SUPPLY * | | | | OPEN COLLECTOR OUTPUT * | | | | | OUTPUT GROUND * | | | | | | .SUBCKT LP311 1 2 3 4 5 6 Balnace und BAL/STRB sind nicht dabei in dem Modell für das Bauteil.
Karlo M. schrieb: > Balnace und BAL/STRB sind nicht dabei in dem Modell für das Bauteil. Das Modell ist ziemlich lausig. * LP311 VOLTAGE COMPARATOR "MACROMODEL" SUBCIRCUIT * CREATED USING PARTS VERSION 4.03 ON 03/09/90 AT 11:14 * REV (N/A) * CONNECTIONS: NON-INVERTING INPUT * | INVERTING INPUT * | | POSITIVE POWER SUPPLY * | | | NEGATIVE POWER SUPPLY * | | | | OPEN COLLECTOR OUTPUT * | | | | | OUTPUT GROUND * | | | | | | .SUBCKT LP311 1 2 3 4 5 6 * F1 9 3 V1 1 IEE 3 7 DC 100.0E-6 VI1 21 1 DC .45 VI2 22 2 DC .45 Q1 9 21 7 QIN Q2 8 22 7 QIN Q3 9 8 4 QMO Q4 8 8 4 QMI .MODEL QIN PNP(IS=800.0E-18 BF=3.333E3) .MODEL QMI NPN(IS=800.0E-18 BF=1002) .MODEL QMO NPN(IS=800.0E-18 BF=1000 CJC=1E-15 TR=745.3E-9) E1 10 6 9 4 1 V1 10 11 DC 0 Q5 5 11 6 QOC .MODEL QOC NPN(IS=800.0E-18 BF=10.35E3 CJC=1E-15 TF=10.38E-12 TR=503.0E-9) DP 4 3 DX RP 3 4 600E3 .MODEL DX D(IS=800.0E-18) * .ENDS
hinz schrieb: > * LP311 VOLTAGE COMPARATOR "MACROMODEL" SUBCIRCUIT > * CREATED USING PARTS VERSION 4.03 ON 03/09/90 AT 11:14 > * REV (N/A) > * CONNECTIONS: NON-INVERTING INPUT > * | INVERTING INPUT > * | | POSITIVE POWER SUPPLY > * | | | NEGATIVE POWER SUPPLY > * | | | | OPEN COLLECTOR OUTPUT > * | | | | | OUTPUT GROUND > * | | | | | | > .SUBCKT LP311 1 2 3 4 5 6 > * > F1 9 3 V1 1 > IEE 3 7 DC 100.0E-6 > VI1 21 1 DC .45 > VI2 22 2 DC .45 > Q1 9 21 7 QIN > Q2 8 22 7 QIN > Q3 9 8 4 QMO > Q4 8 8 4 QMI > .MODEL QIN PNP(IS=800.0E-18 BF=3.333E3) > .MODEL QMI NPN(IS=800.0E-18 BF=1002) > .MODEL QMO NPN(IS=800.0E-18 BF=1000 CJC=1E-15 TR=745.3E-9) ... > .ENDS Ja, genau dies ist das Modell, was ich genutzt habe. Gibt es bessere? Wenn ja, wo bekommt man sie her?
Karlo M. schrieb: > Ja, genau dies ist das Modell, was ich genutzt habe. Gibt es bessere? > Wenn ja, wo bekommt man sie her? Selber machen.
hinz schrieb: > Selber machen. Danke für den Hinweis nur leider kenne ich mich nicht so gut bis jetzt aus und werde deshalb erst mal davon absehen und mit diesem Modell weiter machen oder kennst du eine gute Quelle, an der ich mich orientieren könnte?
Karlo M. schrieb: > Otto schrieb: >> Und wo genau befindet sich in deiner Schaltung die Spannungsquelle V+? > > Ah, die habe ich vergessen mit rauf zu nehmen. Die befindet sich dort > auch und ist eine separate Quelle, welche die Versorgung gewährleisten > soll. Allerdings fällt mir gerade auf, dass nach Datenblatt ich diese > mindestens auf 5 V packen sollte und nicht wie gerade auf 3,5 V. Vor allem daran denken was TI im DaBla schreibt: Input muß für einwandfreie Funktion (über den gesamten Temperaturbereich) 2V KLEINER als v+ sein. Bei Raumtemperatur genügt 1.5V kleiner. Das ist zumindest bei der PWL verletzt. Also (Eingangs-) Spannungsteiler vorsehen oder V+ höher wählen
Karlo M. schrieb: > kennst du eine gute Quelle, an der ich mich > orientieren könnte? https://www.mikrocontroller.net/attachment/475652/Schematic_LM311.PNG
Andrew T. schrieb: > Vor allem daran denken was TI im DaBla schreibt: > > Input muß für einwandfreie Funktion (über den gesamten > Temperaturbereich) 2V KLEINER als v+ sein. Bei Raumtemperatur genügt > 1.5V kleiner. > > Das ist zumindest bei der PWL verletzt. > > Also (Eingangs-) Spannungsteiler vorsehen oder V+ höher wählen Oh ja, stimmt. Das habe ich gar nicht gesehen gehabt. Danke für den Hinweis. Ich wollte es mit 3.3 V betreiben, damit ich dies direkt als ein High oder Low an meinem mC anschließen kann und mitbekomme. Würdest du mir eher empfehlen V+ zu erhöhen und einen Spannungsteiler/wandler dahinter zu packen oder die Eingangsspannung mit einem Spannugsteiler zu verkleinern? hinz schrieb: > https://www.mikrocontroller.net/attachment/475652/Schematic_LM311.PNG Bedeutet dies, dass du mir empfehlen würdest, die Schaltung nachzubauen? Wie viel besser würde mein Modell denn dadurch werden?
Karlo M. schrieb: > Bedeutet dies, dass du mir empfehlen würdest, die Schaltung nachzubauen? So erstellt man Modelle. > Wie viel besser würde mein Modell denn dadurch werden? Das von TI ist schon ziemlich idealisiert. Ob sich der Aufwand lohnt hängt vom Einsatzzweck ab.
Karlo M. schrieb: > ch wollte es mit 3.3 V betreiben, damit ich dies direkt als > ein High oder Low an meinem mC anschließen kann und mitbekomme. > Würdest du mir eher empfehlen V+ zu erhöhen und einen > Spannungsteiler/wandler dahinter zu packen oder die Eingangsspannung mit > einem Spannugsteiler zu verkleinern? Kommt auf die Genauigkeit an die Du anstrebst. Rechne doch mal selbst: Der 311 hat max 15mV offset und ca. 500nA Offsetstrom. Ein Spannungsteiler an den Eingängen skaliert die Ofsetspannung entsprechend, somit wird deine Abschaltschwelle entsprechend ungenauer. Die Offsetströme entsprechend den Widerstandswerten als weiterer Fehler in der geplanten Abschaltung. 3.3V +-5% V+, macht ca. 1.25V max an dne Eingängen. D.h. Spannungsteiler 20:1 nötig für ca. 24V U_in, mit entsprechend 20x15mV max Fehlerspannungs Offset. Dazu: Ein 1 MOhm Teiler macht dann 500nA x 1M noch bis zu 500mV. Ein 1K Teiler, 500uV Daher Spannungsteiler so niederohmig wie möglich es Deine Anwendung zuläßt. Der Temperaturbereich in dem Du das betreibst macht ggfs. weitere spürbare Fehler, sieh DaBla
hinz schrieb: > Ob sich der Aufwand lohnt hängt vom Einsatzzweck ab. Oben kam von Hannes J. Hannes J. schrieb: > LTSpice kommt mit einem Modell des RH111. Das > ist ein LM111 für Weltraum-Anwendungen ("Radiation Hardened"). Der LM111 > wiederum ist ein besserer LM311. Für einfache Experimente in LTSpice > sind die Unterschiede zwischen RH111, LM111 und LM311 ziemlich egal. Ich würde halt den nehmen. Für diese Aufgaben wird das vollkommen reichen. Letztlich ging es doch um die Anfangsbedingungen bei LTSpice, das mit geladenem Kondensator startete. Das tut es genauso mit dem RH111. Aber auch wenn das Modell gut ist: es ist nur ein Modell eines typischen Vertreters. Am realen Aufbau wird man immer Abweichungen feststellen müssen, dessen muss man sich bewusst sein.
hinz schrieb: > Karlo M. schrieb: >> kennst du eine gute Quelle, an der ich mich >> orientieren könnte? > > https://www.mikrocontroller.net/attachment/475652/Schematic_LM311.PNG An welchen Parametern orientierte man sich hier fuer die einzelnen Transistoren (die sicherlich in den einzelnen Stufen auch nach anderen Gesichtspunkten ausgelegt sind) und Z-Dioden, wenn man tatsaechlich ein eigenes Modell machen wollen wuerde?
Wei N. schrieb: > hinz schrieb: >> Karlo M. schrieb: >>> kennst du eine gute Quelle, an der ich mich >>> orientieren könnte? >> >> https://www.mikrocontroller.net/attachment/475652/Schematic_LM311.PNG > > An welchen Parametern orientierte man sich hier fuer die einzelnen > Transistoren (die sicherlich in den einzelnen Stufen auch nach anderen > Gesichtspunkten ausgelegt sind) und Z-Dioden, wenn man tatsaechlich ein > eigenes Modell machen wollen wuerde? Ich würde in anderen Modellen für ähnliche Chips aus der gleichen Zeit nachsehen.
Mein Tip: Versuche mal das Modell vom LM324 (bzw LM358, wenn ich mich nicht irre). Ich gehe davon aus, dass das nicht so primitiv vereinfacht ist und, im Gegensatz zum LM311, in deiner Simulation sinnvolle Ergebnisse bzgl. Versorgungsspannungsverhalten und Eingangsgleichtaktbereich zeigt. Die dynamischen Eigenschaften (Geschwindigkeit spielen bei dir keine Rolle), der Ausgang ist nicht ein Transistor, sondern Gegentakt zwischen VCC und VEE, so dass der Pullup entfallen kann - aber dann natürlich ein 24 V-Signal liefert.
Der Zahn der Zeit schrieb: > Mein Tip: Versuche mal das Modell vom LM324 Schlechte Idee, das ist ein Opamp, der LM311 ist ein Komparator.
hinz schrieb: > Der Zahn der Zeit schrieb: >> Mein Tip: Versuche mal das Modell vom LM324 > > Schlechte Idee, das ist ein Opamp, der LM311 ist ein Komparator. und dazu einer mit Open Collector Output. Der LM324 ist da deutlich anders.
Ach, immer dieser Drang nach hoch präzisem Simulieren ... Am besten dann noch Bauteilewerte auf vier Stellen hinter dem Komma und Zeiten auf Pikosekunden genau optimieren weil die Simulation damit super läuft. Dann real aufbauen und sich wundern das nichts läuft. Jetzt mal etwas Realität: An dem Modell muss man sich nicht abarbeiten. Das Modell ist gut genug. Ein LM311 ist kein Präzisionsbaustein. Der kommt mit hohen Toleranzen, da reicht ein einfaches Modell. Ein besseres Modell hätte auch nicht dazu geführt die Hauptprobleme der simulierten Schaltung zu erkennen. Oben wurde es ja schon diskutiert: Empfohlene Mindestbetriebsspannung 3,5V, empfohlene maximale Eingangsspannung 1,5V drunter. Im Gegensatz dazu eine Simulation mit 3,3V Betriebsspannung und 24V Eingangsspannung. Wir sind also komplett im Spice-Wunderland, ganz ohne dass das einfache Modell daran irgend eine Schuld hat. Denn komplexere LM311 Modelle (das vom RH111 ist etwas komplexere, LT1011 auch) geben ebenfalls einen feuchten Kehricht um zulässige Betriebsparameter. Wie hunderttausend andere Spice-Modelle. Spice simuliert so etwas dann gnadenlos durch. Statt sich daran abzuarbeiten dass das Modell nicht hoch präzise ist einfach mal ins Datenblatt schauen.
Hannes J. schrieb: > Statt sich daran abzuarbeiten dass das Modell nicht hoch präzise ist > einfach mal ins Datenblatt schauen. Hättest du mal machen sollen. Das Modell weicht in vielen Punkten stark davon ab.
Andrew T. schrieb: >> Schlechte Idee, das ist ein Opamp, der LM311 ist ein Komparator. > > und dazu einer mit Open Collector Output. > Der LM324 ist da deutlich anders. Das weiß ich (natürlich). Das mit dem anderen Ausgang habe ich geschrieben, ebenso, dass ein Komparator schneller ist. Aber die Simulationsergebnisse dürften wesentlich sinnvoller sein als mit diesem LM311 Modell und der Praxis sehr nahe kommen - und darum ging es.
Op Amp Settling Time Measuring Settling Time with LTspice :-) https://wiki.analog.com/university/courses/electronics/electronics-lab-1st
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