Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LTSpice Simulation läuft ewig oder auf einen Fehler


von Mike H. (mike_h865)


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Hallo,

ich hab hier ein Problem mit meiner Simulation. Die läuft immer ewig 
oder sie läuft auf einen Fehler "irgendwas mit Timestamps". Was sollte 
ich ändern ?

Lg Mike

von Detektiv (Gast)


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C1 hat einen Wert der nicht plausibel scheint.

100 nanoCoulomb? Kapazitäten werden in Farad angegeben ....

von ;) (Gast)


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Wenn man mit asymetrischer Versorgung Operationsverstärker
versorgt, die ursprünglich für symetrische Versorgung gedacht
waren, für die deine Schaltung aber scheinbar nicht designt
ist, läuft sich der Simulator möglicherweise einen Wolf. ;)

https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Spannungsversorgung_und_Beschaltung

Was die Schaltung außerdem bewirken soll ist auch unklar.

von Mike H. (mike_h865)


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keiner mehr eine Idee?

von raskog (Gast)


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Mike H. schrieb:
> keiner mehr eine Idee?

Ohne alle für die Simulation benötigten Dateien im Anhang wird das nix.

von Detektiv (Gast)


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Ja so wird das nix.

von Mike H. (mike_h865)


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hier

von HildeK (Gast)


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Mike H. schrieb:
> hier

Nützt ja nichts, wenn du Modelle von Außerhalb verwendest und sie nicht 
mitlieferst.

von raskog (Gast)


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raskog schrieb:
> Ohne alle für die Simulation benötigten Dateien im Anhang wird das nix.

Mike H. schrieb:
> hier

Was ist an "alle" so schwer zu vrstehen?
Vermutlich sinde es aber die üblichen, nur mit sehr hohem Aufwand 
lösbaren Probleme mit der, nicht für LTspice geeigneten, Library.

von Lutz V. (lvw)


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Möglicherweise (abhängig vom angeschlossenben Gate U3) fehlt dem Ausgang 
von U2 eine DC-Verbindung nach Masse. Jeder Knoten braucht so eine DC 
Verbindung!
Ob die gesamte Schaltung Sinn macht (mit 1 Ohm in der Source-Zuleitung) 
ist eine andere Frage....

: Bearbeitet durch User
von Mike H. (mike_h865)


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raskog schrieb:
> raskog schrieb:
>> Ohne alle für die Simulation benötigten Dateien im Anhang wird das nix.
>
> Mike H. schrieb:
>> hier
>
> Was ist an "alle" so schwer zu vrstehen?
> Vermutlich sinde es aber die üblichen, nur mit sehr hohem Aufwand
> lösbaren Probleme mit der, nicht für LTspice geeigneten, Library.

: Bearbeitet durch User
von Mike H. (mike_h865)


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Lutz V. schrieb:
> Ob die gesamte Schaltung Sinn macht (mit 1 Ohm in der Source-Zuleitung)

Die Schaltung soll eine Stromsenke darstellen.

von hinz (Gast)


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Jetzt fehlen noch die Symboldateien....

von Mike H. (mike_h865)


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hier die Dateien

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Mike H. schrieb:
> hier die Dateien

Du machst es einem nicht leicht 😀.
In den Files sind absolute Pfade drin auf deinen Desktop: 
C:/users/Michael/...  z.B.

Was ich jedoch herausgefunden haben:
- mein Modell vom LM358 funktioniert, deines nicht - warum auch immer.
- Dein LM358 ist falsch betrieben. Er darf zwar mit den Eingängen nahe 
GND betrieben werden, jedoch müssen sie von VCC 2V Abstand haben. Ich 
habe ihn mit den 10V versorgt.
- Der Kondensator am Ausgang des ersten OPA führt fast sicher zu 
Schwingungen. Selbst die Gatekapazität des nFET könnte ein Problem 
machen. Vielleicht nicht in der Simulation, evtl. nur in der Realität. 
Wenn du C1 brauchst, warum auch immer, dann sollte er entweder parallel 
zu R2 oder parallel zu R4 liegen.

Meine Variante im Anhang.

von Georg M. (g_m)


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Mike H. schrieb:
> Die Schaltung soll eine Stromsenke darstellen.

https://i.stack.imgur.com/R92T7.png

von hinz (Gast)


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HildeK schrieb:
> - mein Modell vom LM358 funktioniert, deines nicht - warum auch immer.

Ich sag nur TI....

von HildeK (Gast)


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Ich sollte noch für die Nicht-LTSpice-Nutzer den Screenshot anhängen.

von Mike H. (mike_h865)


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HildeK schrieb:
> Ich
> habe ihn mit den 10V versorgt.

ok ja jetzt simuliert`s danke. Hab die beiden OPAMPS mit den 5 V 
versorgt da die 10 V die Last darstellen und die variabel ist, aber ich 
kann die 5V ja auf 10v heben.

HildeK schrieb:
> der Kondensator am Ausgang des ersten OPA führt fast sicher zu
> Schwingungen

ok den nehm ich weg.

Was genau macht dein R6 mit den 22Ohm ?

Danke

von Klaus R. (klara)


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Mike H. schrieb:
> Was genau macht dein R6 mit den 22Ohm ?

Schau Dir mal den Strom an.
mfg Klaus

von HildeK (Gast)


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Mike H. schrieb:
> Was genau macht dein R6 mit den 22Ohm ?

Der soll den OPA-Ausgang von der Eingangskapazität des nFET abtrennen. 
Die meisten OPAs reagieren auf kapazitive Last mit Schwingen. Manche 
vertragen ein paar hundert pF, aber FETs haben selten viel weniger als 
1nF.
Kann auch sein, dass es ohne oder mit nur 10Ω geht, vielleicht braucht 
man auch 50Ω oder 100Ω.

Mike H. schrieb:
> Hab die beiden OPAMPS mit den 5 V
> versorgt da die 10 V die Last darstellen und die variabel ist, aber ich
> kann die 5V ja auf 10v heben.

Mit 5V wird es nicht gehen können, weil
- am R5 schon mal 2.5V abfallen (gehen da nicht auch 100mΩ → 0.25V?). 
Außerdem: der verheizt über 6W!
- der IRFZ44N wahrscheinlich schon mindestens 4-5V UGS haben will, um 
die 2.5A fließen zu lassen. Also, 10V als Versorgung der LM358 sollten 
es schon sein. Oder min. 8V, wenn R5 100mΩ hätte.
Wenn deine Spannung für die Last (U2) mindestens 10V und höchstens 36V 
beträgt, dann spricht nichts dagegen, die damit zu versorgen.

Abgesehen davon: der zweite OPA bringt ja eh keinen Zusatznutzen.
Wenn du den Teiler R1/R2 anpasst, so dass er statt 4.9V nur die Hälfte 
erzeugt (etwa 51k/49k; besser Faktor 5 kleiner), dann kannst du dir 
R3/R4 und den OPA U1 sparen. Siehe Bild, die Schaltung macht in etwas 
das selbe.

von Mike H. (mike_h865)


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HildeK schrieb:
> er IRFZ44N wahrscheinlich schon mindestens 4-5V UGS haben will, um
> die 2.5A fließen zu lassen

Ahh ok ich dachte das ist so ein Logic Level FET der schon bei einer UGS 
von ca 3 Volt 1 A laufen lässt.Da wäre der wohl besser irlz34n oder?
5 Volt an den OPAMPS auch deswegen damit ich Nachgang das ganze über 
einen Arduino regeln kann bzw. mir den Strom/Spannung anzeigen lassen 
kann.Da hab ich ja schon die 5 Volt und muss keine extra 
Spannungsversorgung basteln,aber du hast recht für die OPAMPS ist es 
egal ob sie von der Spannung an der Last oder von woanders versorgt 
werden.Die Spannung an R5 könnte ich nämlich direkt mit dem ADC vom 
Arduino abgreifen und hab den Strom.

Ich hab jetzt die OPAMPS über die 5 V versorgt und es läuft (warum auch 
immer) werde mir aber mir eine alternative Spannungsversorgung für die 
OPAMPS überlegen.

Danke dir du hast mir sehr geholfen.

von hinz (Gast)


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Mike H. schrieb:
> dachte das ist so ein Logic Level FET der schon bei einer UGS
> von ca 3 Volt 1 A laufen lässt.Da wäre der wohl besser irlz34n oder?

Nein, auch der ist nicht für 3V Ugs spezifiziert.

von HildeK (Gast)


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Mike H. schrieb:
> Da wäre der wohl besser irlz34n oder?
Der IRFZ44N ist definitiv kein LL-FET!
Der IRLZ34N kommt dem schon näher und ist damit schon besser: der 
schaltet immerhin ab 4V definiert voll ein. Da muss bei 3V oder etwas 
weniger auch schon was gehen. Ab wann er die 2.5A kann lässt sich aus 
dem Datenblatt nicht entnehmen.
Aber mit R5, sagte ich schon, klaust du dem ja fast 2.5V, mit 0.1Ω wären 
es nur 0.25V. Und der LM358 kommt nur bis 3V worst case. Also bleiben 
für das Gate gerade noch 0.5V, bei R5=1Ω und 2.5A Strom!

Mike H. schrieb:
> Ich hab jetzt die OPAMPS über die 5 V versorgt und es läuft (warum auch
> immer)
Oh, ein Wunder 😀!
Die spezifizierten Maximalwerte heißen ja nicht automatisch, dass alle 
BE sich daran orientieren. Viel häufiger bewegen sie sich im Bereich 
'typisch', aber damit kann man ggf. ein Einzelstück entwickeln und 
einzeln prüfen (auch über Temperatur!), ob es geht - für ein 
Serienprodukt fällt man damit sehr schnell auf die Nase. Der LM358 wird 
typisch sicherlich auf weniger als 2V an VCC herankommen, der FET auch 
schon bei weniger leiten und du hast es vermutlich mit weniger als 2.5A 
getestet.

> werde mir aber mir eine alternative Spannungsversorgung für die
> OPAMPS überlegen.
Du kannst auch einen anderen OPA nehmen. Es gibt schon einige, die R2R 
können am Eingang und Ausgang und mit 5V arbeiten. Damit erreichst du 
(fast) die 5V am Ausgang und mit kleinerem R5 kannst du zuverlässig den 
IRLZ34N betreiben. Wichtig wäre: er muss am Eingang bis -VCC kommen und 
am Ausgang bis (fast) +VCC, besser bis fast an beide Rails.

von HildeK (Gast)


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HildeK schrieb:
> Mike H. schrieb:
>> Ich hab jetzt die OPAMPS über die 5 V versorgt und es läuft (warum auch
>> immer)
> Oh, ein Wunder 😀!

Um genau zu sein: es kann real nicht laufen!
In deiner letzten Schaltung bist du am Eingang des linken OPA auf fast 
VCC, der kann aber Real nur VCC-1.5V.
Der OPA hängt am Anschlag.

von Mike H. (mike_h865)


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passt alles klar (so halbwegs), zusammengefasst:

1) ich brauche einen anderen OPAMP. Einen Rail to Rail den ich mit den 
5V vom Arduino versorgen kann.AD 8630 würde passen oder?

2) einen kleineren "Shunt Widerstand so 0,1 Ohm damit sich der FET 
besser regeln lässt.

Frage:
der Spannungsabfall an dem "Shunt" ist ja dann sehr klein so bei max 3A 
nur mehr 300mV. Das mit dem Arduino zu erfassen geht ist aber schon sehr 
ungenau. Da musste ich das Signal wieder verstärken oder? Am besten 
gleich mit dem AD 8630 und danach erst in den ADC vom Arduino. So müsste 
das prinzipiell gehen oder?

von Carlo (Gast)


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von Forist (Gast)


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Georg M. schrieb:
> https://i.stack.imgur.com/R92T7.png

Hat es einen besonderen Grund, dass du die Graphik nicht hier hochlädst 
und die Quelle angibst?

von Georg M. (g_m)


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Forist schrieb:
> Hat es einen besonderen Grund, dass du die Graphik nicht hier hochlädst
> und die Quelle angibst?

Per Bildersuche gefunden.

Nur als Beispiel.

von HildeK (Gast)


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Mike H. schrieb:
> Frage:
> der Spannungsabfall an dem "Shunt" ist ja dann sehr klein so bei max 3A
> nur mehr 300mV. Das mit dem Arduino zu erfassen geht ist aber schon sehr
> ungenau. Da musste ich das Signal wieder verstärken oder? Am besten
> gleich mit dem AD 8630 und danach erst in den ADC vom Arduino. So müsste
> das prinzipiell gehen oder?

Ja, der AD8630 sollte gehen.
Warum musst du den Strom wieder erfassen? Solange du im aktiven Bereich 
des ADC bleibst, gibst du den Strom ja vor und beim Messen darf auch 
nichts anderes herauskommen.

Andererseits, je nach µC gibt es ja auch niedrigere Referenzsspannungen 
als die VCC mit 5V. Manche haben 1.1V. Damit ist der Bereich schon 
deutlich besser ausgereizt. Und statt 100mΩ könnten ja auch 300mΩ zum 
Einsatz kommen. Dann liefern 3A 0.9V ab und der ADC kann fast den vollen 
Bereich nutzen.
Hängt auch davon ab, welche Auflösung du haben willst. Die Genauigkeit 
wird dadurch kaum besser werden: Weitere Bauteile mit Toleranzen, auch 
die Referenz des ADC hat Toleranzen.

Aber wenn du willst, geht Verstärken natürlich mit dem selben OPA. 
Nichtinvertierender Verstärker.

von Etappensieger der Tour de Frongs (Gast)


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Wahnsinn.

Etliche Stunden, um eine Simulation an die Wirklichkeit anzupassen. Die 
Schaltung hätte man binnen 5 Minuten auf dem Steckbrett ausprobieren und 
beurteilen können.

Wie haben die Leute, die vor 20 Jahren komplexe Geräte entwickelt haben, 
nur die überflüssige Zeit totgeschlagen?

von Mike H. (mike_h865)


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HildeK schrieb:
> Warum musst du den Strom wieder erfassen?

Ich möchte mir eine kleine günstige elektronische Last bauen und mit dem 
Arduino Spannung und Strom über den ADC lesen und die Leistung 
berechnen. Damit ich Akkus oder Netzgeräte testen kann.

Sollte das mit dem Messen klappen möchte ich versuchen den MOSFET über 
einen PWM Pin vom Arduino zu regeln. Vielleicht geht das ja über einen 
einfachen Tiefpass.Bereich ca. 200mA bis 2,5 A.

HildeK schrieb:
> Die Genauigkeit
> wird dadurch kaum besser werden

Ja ich meinte eh die Auflösung nicht die Genauigkeit.Mit den AD860 an 
den 5 V inklusive den 1 Ohm Widerstand ist auch gleich das ganze auf 2,5 
A begrenzt bei 0,1 Ohm könnte ich ja theoretisch bis 25A rauf zumindest 
laut Simulation.

Und übrigens diese AD860 sind im Vergleich zu den LM358 recht teuer wie 
ich finde.

von Mike H. (mike_h865)


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Etappensieger der Tour de Frongs schrieb:
> Wahnsinn.
>
> Etliche Stunden, um eine Simulation an die Wirklichkeit anzupassen. Die
> Schaltung hätte man binnen 5 Minuten auf dem Steckbrett ausprobieren und
> beurteilen können.
>
> Wie haben die Leute, die vor 20 Jahren komplexe Geräte entwickelt haben,
> nur die überflüssige Zeit totgeschlagen?

ja stimmt aber einen Vorteil hat's definitiv ich kann überall was 
grillen auch virtuell ;)

von Mike H. (mike_h865)


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So jetzt funktioniert die Schaltung mit dem PWM Signal (4kHz) über einen 
Tiefpass am Eingang des OPAMPS. Nun sollte ich über das Tastverhältnis 
des PWM Signals den Strom über den MOSFET regeln können.Mal schauen ob 
das in echt auch so funktioniert was meint ihr ?

von HildeK (Gast)


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Mike H. schrieb:
> Mal schauen ob
> das in echt auch so funktioniert was meint ihr ?

Naja, in jedem Bild und Beitrag von dir geht es um andere Ströme. Hier 
sind es 2A, weiter oben waren es ≈2.5A und von 3A war auch schon die 
Rede.
Und die Probleme dazu hatte ich schon mehrfach genannt:
- Bei R5=1Ω und 2-3A verheizt du 4-9W am R5, das macht die Sache schon 
aus thermischen Gründen nicht sehr stabil: TK vom R5.
- ebenso: der Spannungsabfall von 2-3V fehlt als Gatespannung für den 
FET. Damit muss der nicht mehr zurechtkommen. Bei 1A geht es noch, bei 
3A sicher nicht mehr.

Mike H. schrieb:
> Und übrigens diese AD860 sind im Vergleich zu den LM358 recht teuer wie
> ich finde.

Ja, der LM358 ist auch ein Feld-Wald-Wiesen-Typ und wird von praktisch 
jedem seit Jahrzehnten hergestellt. Aber es gibt noch einige andere 
Typen mit 5V und R2R, die erhältlich sind und auch in der Preisklasse 
des LM358.
Der AD8630 ist schneller, von Analog Devices und schon deshalb teurer. 
Auswendig weiß ich die Alternativen jedoch nicht - suchen musst du 
selber.
Oder nimm halt den LM358 und versorge ihn mit >10V.

Unklar an der Schaltung ist eh noch: wo ist die eigentliche Last? Und 
was für eine Last ist das?
Bisher verheizt du am R5 und am FET die gesamte Energie, jetzt im Winter 
vielleicht brauchbar ...

von Mike H. (mike_h865)


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HildeK schrieb:
> Unklar an der Schaltung ist eh noch: wo ist die eigentliche Last? Und
> was für eine Last ist das?

Sorry das ich mich nicht so klar ausgedrückt habe. Die Last ist 
natürlich der FET. Ich möchte Netzgeräte oder Akkus mit einem konstanten 
Strom unabhängig von deren Spannung belasten können eben eine 
Konstantstromquelle.Ich möchte ja  die Leistung am FET verbraten aber 
diese über die Zeit messen. Damit kann ich die zB. Kapazität von Akkus 
bestimmen.Um das zu können muss ich eben Strom und Spannung von der 
Quelle so genau wie möglich messen.
z.B.: eine Autobatterie über einen konstanten Strom von 2,5A Ampere 
entladen und bei 12V den FET abschalten.

von Carlo (Gast)


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von HildeK (Gast)


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Mike H. schrieb:
> Ich möchte Netzgeräte oder Akkus mit einem konstanten
> Strom unabhängig von deren Spannung belasten können eben eine
> Konstantstromquelle.

Ok. Ist dann aber eine Konstantstromsenke 😀.
Bei der Autobatterie und 2.5A heißt das aber: sehr gut kühlen, 30W!

von Mike H. (mike_h865)


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Carlo schrieb:
> so etwa ?!

ja genau nur na ja vielleicht ein wenig simpler.
Aber danke für die Arbeit.Deine ?

von Carlo (Gast)


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Mike H. schrieb:
> Carlo schrieb:
>> so etwa ?!
>
> ja genau nur na ja vielleicht ein wenig simpler.
> Aber danke für die Arbeit.Deine ?

nein, aber gut bearbeitet .
und   abspecken ist immer einfacher,
jedenfalls hier :-)
Wenn Nachfragen bestehen beim
betreuenden Prof nachfragen :-)

https://www.fh-dortmund.de/de/news/2019/FH_DO_Akademische_Jahresfeier_2019.pdf

https://www.fh-dortmund.de/de/fb/3/personen/lehr/karagounis/index.php
nachfragen :-)

von Mike H. (mike_h865)



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Super Sache die Schaltung funktioniert jetzt auch in real life. Hab sie 
soeben durchgetestet. Rick hat mir Glück gebracht nix abgeraucht (Puhh 
auf den Schock hab ich gleich ein Bier trinken müssen).Der Strom lässt 
sich sauber von  von 60 mA bis 2A regeln.Egal mit welcher Spannung. Ich 
hab einen LM358 + MTP3055VL MOSFET verwendet hatte nix anderes zum 
grillen da. Das mit dem PWM Signal funktioniert auch super.Hab mir mit 
dem Funktionsgenerator ein 5V 4kHz Signal gebastelt und kann schön 
regeln ohne Ripple am GATE vom FET.

Jetzt kann ich den Arduino rausholen.Kann der Arduino ein 4kHz PWM 
Signal?


Muss nur aufpassen das Rick nicht schmilzt der FET und der 1 Ohm 
Widerstand brutzeln ganz schön egal Föhn drauf und gut ist es.

von Georg M. (g_m)


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