Announcement: there is an English version of this forum on Hallo, ich habe ein Problem mit einer Schaltung. Im Anhang befindet sich der Schaltplan. Als Basis habe ich die MOSFET-Schaltung von https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor verwendet. In meinem Schaltungaufbau sperrt der MosFet nicht sauber, wenn die Eingangsspannung an IN_Analog 0V beträgt. Am Ausgangspin 7 des OPV wird 2.8V gemessen, wenn die Spannung an PIN 5 & 6 = 0V beträgt. Dadurch sperrt der MosFet nicht sauber. Das Problem wird der OPV sein, da dieser nicht abgeglichen ist. Wie kann ich die Schaltung verbessern damit bei IN_Ananlog = 0V der MosFet sauber sperrt...?? Wenn ich eine kleine negative Spannung z.B -0.1V auf IN_Analog gebe sperrt mir der MosFet sauber, da der Ausgang sofort auf -15V springt was nachvollziehbar ist. Gruss
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Johann S. schrieb: > Das Problem wird der OPV sein, da dieser > nicht abgeglichen ist. Jeder OPV hat einen gewissen Offsetfehler, und wenn der Offsetfehler grade das ungünstige Vorzeichen hat, dann ergibt sich das Problem, das du beobachtest. Johann S. schrieb: > Wie kann ich die Schaltung verbessern damit bei IN_Ananlog = 0V der > MosFet sauber sperrt...?? entweder statt der 0V am Eingang eine kleine negative Spannung verwenden (hast du ja schon getan). Wenn deine Quelle selbst keine negativen Spannungen liefern kann, dann mach von der Quelle einen passend dimensionierten Spannungsteiler auf eine negative Spannung, und nutze steuere damit die OPV-Schaltung an. Oder lass auch bei ausgeschaltetem FET einen kleinen Offsetstrom über den Messwiderstand fließen. Z.B. indem du einen hochohmigen Widerstand von +15V zu deinem Shunt schaltest (parallel zu FET und LED).
Johann S. schrieb: > Am Ausgangspin 7 des OPV wird 2.8V gemessen, wenn die Spannung an PIN 5 & 6 > = 0V beträgt. Ja, dann funktioniert die Schaltung doch ohne Probleme, denn wenn 0V am Eingang anliegen und am Pin 6 ebenfalls eine Spannung von 0V anliegt, dann fließt ja auch kein Strom. > Wie kann ich die Schaltung verbessern damit bei IN_Ananlog = 0V der > MosFet sauber sperrt...?? Definiere "sauber". > Wenn ich eine kleine negative Spannung z.B -0.1V auf IN_Analog gebe > sperrt mir der MosFet sauber, da der Ausgang sofort auf -15V springt was > nachvollziehbar ist. Dann mach einen 1k Widerstand vor den Pin 5 und speise am Pin 5 zusätzlich noch eine negative Offsetspannung von -15V über einen 1M Widerstand ein:
1 | Vin ---1k----o---- Pin 5 |
2 | | |
3 | 1M |
4 | | |
5 | -15V |
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Johann S. schrieb: > Wie kann ich die Schaltung verbessern damit bei IN_Ananlog = 0V der > MosFet sauber sperrt...?? Deine Schaltung, mit dem steinzeitalten TL072 an +/-15V, kannst du durch einen TL071 ersetzen der hat einen Anschluss zur Einstellung der Offsetspannung. Mit dem passenden Poti da dran kannst du auf 0 stellen. Alternativ kannst du deinen OpAmp am negativen Eingang durch einen Widerstand etwas nach plus ziehen, nur ein paar Millivolt, z.B. durch 15 MegaOhm an +15V.
Hallo,
> Wie kann ich die Schaltung verbessern damit bei IN_Ananlog = 0V der MosFet
sauber sperrt...??
Wie hast Du denn die beiden getrennt eingezeichneten Betriebsspannungen
verbunden?
MfG
Christian S. schrieb: > >> Wie kann ich die Schaltung verbessern damit bei IN_Ananlog = 0V der MosFet > sauber sperrt...?? > > Wie hast Du denn die beiden getrennt eingezeichneten Betriebsspannungen > verbunden? Die Betriebsspannungen hat er schon richtig verbunden. Sonst würde ja sein OPV-Ausgang nicht wie beschrieben auf -15V gehen. Wobei mir die Forderung "MOSFET sauber gesperrt" ebenfalls sinnlos (bzw. schwammig formuliert) vorkommt. Was soll das sein? Bei allen OPV-Ausgangsspannungen, die weit genug unter der Threshold-Spannung des MOSFET liegen, wird dieser sauber sperren. Vollkommen egal, ob das 1V, 0V oder -15V sind. Auch ist zu bedenken, daß die Schaltung unterhalb (oder je nach Offset auch oberhalb) 0V Eingangsspannung nicht mehr stabil ist, weil die Rückkopplung weg ist.
Ok...die ganzen Vorschläge laufen alle auf irgendeine Art Offset-Kompensation raus...ich verwende für die Schaltung jetzt einen anderen OP (OPA140), damit spare ich die -15V Versorgung für den OP Die aktuelle Schaltung ist im Anhang. Die Lösung mit dem parallel Widerstand R4 funktioniert, aber gibt es keine elegantere Methoden?? Mit sauber gesperrt meine ich I_ds = 0 der Kanal ist abgeschnürt -> U_gs irgendwas zwischen 1.5V und 0V (am Besten 0V) Gruss
Johann S. schrieb: > Die aktuelle Schaltung ist im Anhang. Die Lösung mit dem parallel > Widerstand R4 funktioniert, aber gibt es keine elegantere Methoden?? Wie hoch ist der Reststrom ohne R4?
Johann S. schrieb: > Die Lösung mit dem parallel Widerstand R4 funktioniert, > aber gibt es keine elegantere Methoden?? Speise den Offset am Pin 6 ein. Dann kannst du deutlich hochohmiger werden. > aber gibt es keine elegantere Methoden?? Hast du mit den durch den Eingangsoffset verbleibenden paar µA ein Problem? Wenn nein, dann fokussiere dich auf dein Ziel "Konstantstrom = 0" und ignoriere die vermeintlich "zu hohe" Ugs.
Johann S. schrieb: > Die Lösung mit dem parallel > Widerstand R4 funktioniert, Dieser Widerstand sollte aber an den invertierenden Eingang des OPs, nicht an den Messhunt: MaWin schrieb: > Alternativ kannst du deinen OpAmp am negativen Eingang durch einen > Widerstand etwas nach plus ziehen, nur ein paar Millivolt, z.B. durch 15 > MegaOhm an +15V. Johann S. schrieb: > aber gibt es keine elegantere Methoden? Wahrscheinlich funktioniert es jetzt mit dem anderen OP auch völlig ohne Widerstand. Und was ist für dich "elegant"? Axel S. schrieb: > Auch ist zu bedenken, daß die Schaltung unterhalb (oder je nach Offset > auch oberhalb) 0V Eingangsspannung nicht mehr stabil ist, weil die > Rückkopplung weg ist. Wie das? Der invertierende Eingang liegt bei geperrtem Mosfet sauber über den Shunt auf 0V.
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Udo S. schrieb: > Axel S. schrieb: >> Auch ist zu bedenken, daß die Schaltung unterhalb (oder je nach Offset >> auch oberhalb) 0V Eingangsspannung nicht mehr stabil ist, weil die >> Rückkopplung weg ist. > > Wie das? Der invertierende Eingang liegt bei geperrtem Mosfet sauber > über den Shunt auf 0V. Ja. Aber eben fest. Ohne daß die Ausgangsspannung des OPV noch einen Einfluß hätte. Deswegen "springt" die Ausgangsspannung ja auch an den negativen Anschlag, wenn man nur ein bißchen unter 0V kommt.
Axel S. schrieb: > Deswegen "springt" die Ausgangsspannung ja auch an den > negativen Anschlag, wenn man nur ein bißchen unter 0V kommt. Ach so, er geht in den Anschlag, ja. Das wäre in meinem Verständnis erst mal nicht "instabil", eher nichtlinear.
Johann S. schrieb: > Der Strom ohne R4 beträgt 400nA...hört sich wenig an bringt aber die LED > minimal zum Leuchten So fliesst der Strom des nicht voll gesperrten Mosfets halt über R4. Das hat aber nichts mit dem Lösungsvorschlag von MaWin oder dem von Lothar zu tun, die eher an der Wurzel ansetzen und dafür sorgen dass der Ausgang des OPs sauber auf (fast) 0 geht und damit der Mosfet sperrt. .
Hab jetzt den I-Eingang des OP hochohmig (5Mohm) an Vcc gelegt...die Lösung funktioniert auch...die Lösung werd ich wohl nehmen... Vielen Dank für die Vorschläge zur Lösung des Problems :-)
Johann S. schrieb: > Hab jetzt den I-Eingang des OP hochohmig (5Mohm) an Vcc gelegt...die > Lösung funktioniert auch...die Lösung werd ich wohl nehmen... Den Offset des OPV mit Einspeisen einer Korrekturspannung an dessen Eingängen zu neutralisieren, klappt nur mit einer bipolaren Versorgungspannung. Die Offsetspannung kann ja positiv oder negativ sein. Wenn man mit einer unipolaren Versorgung auskommen will, ist daher ein OPV mit dedizierten Offset-Kompensations-Anschlüssen besser. Außerdem ist die damit erzielbare Offsetkorrektur meist auch temperaturstabiler.
Johann S. schrieb: > Wie kann ich die Schaltung verbessern damit bei IN_Ananlog = 0V der > MosFet sauber sperrt...?? Dass der ursprüngliche R4 und der 5MΩ-Widerstand an Vcc keine gute Lösung zur Kompensation des Offsets sind, wurde ja schon gesagt. Eine weitere mögliche Variante (wenn nicht mit einem echten Offset-Poti, falls von OPV unterstützt) wäre, den gemessenen "Dunkelstrom" mittels Widerstand parallel zur LED zu kompensieren. Dessen Wert kann man erfahrungsgemäß überschlagen zu: R_parallel ≤ (U_led - 1V)/I_dunkel. In deinem Fall wären das bei einer gelben LED ca. 1V/0,4µA = 2,5 MΩ parallel zur LED. Vermutlich liegst du mit gängigen 2,2 MΩ dann auf der sicheren Seite.
Den parallel Widerstand über die LED kann man machen...wird auch funktionieren...find aber die Lösung mit dem Strom am I-Eingang des OPV eleganter Wahrscheinlich sind 10MOhm besser...schränkt mir den Eingangsbereich nicht so ein...aber hatte keinen 10MOhm Widerstand zur Hand...ich bin ja noch im Musteraufbau mit Steckbrett :-) +/- Vcc brauch ich net...ich will ja den OPV nicht wirklich kompensieren...es geht ja nur darum wenn NI-Eingang = 0V -> Ids = 0A. Aber wenn ich kompensieren muss brauch ich +/- Vcc und hab das d_Temp-Problem
Johann S. schrieb: > Der Strom ohne R4 beträgt 400nA...hört sich wenig an bringt aber > die LED minimal zum Leuchten Na ja, dein IRF540 könnte bis 250uA fliessen lassen wenn gesperrt: VDS = 80 V, VGS = 0 V, TJ = 25°C: 25uA, TJ = 150°C: 250uA max. Einfach mal einen Blick ins Datenblatt tun, bevor man sich irgendwelche Märchen wünscht. 400nA sind schon für einen BS170 schwer. BJT sperren besser als MOSFET und JFET besser als BJT.
Es waren natürlich 400uA...bei 400nA wird die LED nicht mehr glimmen... Keine Ahnung ob man 400nA Leckstrom hinbekommt...aber egal ich kann eh net 0.4uA messen...sogar die 0.4mA sind ein Schätzwert und kein Messwert Man kann auch einen NPN Transistor nehmen aber dann schränke ich mir den Aussteuerbereich des DACs ein. Mein DAC liefert 0-3.3V für den NI-Eingang. Gibt es Vorschläge für eine MosFet der bei U_gs = 3.3V, I_ds = 1A einen kleine R_ds...der IRF540 ist nicht die beste Wahl, hatte den FET grad zur Hand Das ursprüngliche Problem war ja der Offset...das Thema ist ja gelöst
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Johann S. schrieb: > Es waren natürlich 400uA... https://www.toonpool.com/user/4563/files/fussnote_6__ab_in_die_ecke_1157965.jpg
Johann S. schrieb: > Gibt es Vorschläge für eine MosFet der bei U_gs = 3.3V, I_ds = 1A einen > kleine R_ds... Brauchst du nicht, rechne mal nach. Wenn wir mal großzügig 1V UDS zulassen, sind das 1Ohm. Das ist extrem viel für einen modernen MOSFET. >der IRF540 ist nicht die beste Wahl, hatte den FET grad > zur Hand Du brauchst einen Logic Level MOSFET, der bei 3,3V schon voll durchgesteuert ist. Der R_DS_ON ist egal. https://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht#N-Kanal_MOSFET
Georg M. schrieb: > Johann S. schrieb: >> Es waren natürlich 400uA... > > https://www.toonpool.com/user/4563/files/fussnote_6__ab_in_die_ecke_1157965.jpg Ich würde ihn härter bestrafen, denn es war noch nichtmal ein Meßwert, sondern nur ein Schätzwert ... Johann S. schrieb: > Es waren natürlich 400uA...bei 400nA wird die LED nicht mehr glimmen... > > Keine Ahnung ob man 400nA Leckstrom hinbekommt...aber egal ich kann eh > net 0.4uA messen...sogar die 0.4mA sind ein Schätzwert und kein Messwert > Man kann auch einen NPN Transistor nehmen aber dann schränke ich mir den > Aussteuerbereich des DACs ein. Mein DAC liefert 0-3.3V für den > NI-Eingang. Hää?, wieso denn das? Erkläre mal, wieso ein NPN den DAC einschränkt? > Gibt es Vorschläge für eine MosFet der bei U_gs = 3.3V, I_ds = 1A einen > kleine R_ds...der IRF540 ist nicht die beste Wahl, hatte den FET grad > zur Hand Wozu brauchst Du U_gs = 3.3V bei 15V verfügbarer Spannung?
Johann S. schrieb: > Gibt es Vorschläge für eine MosFet der bei U_gs = 3.3V, I_ds = 1A einen > kleine R_ds...der IRF540 ist nicht die beste Wahl, Du willst Strom regeln, also Deinen FET als einstellbaren Vorwiderstand betreiben. Dafür brauchst Du eben keinen steilen FET, der bei geringer Gatespannung gut schaltet, sondern ein Exemplar, was analog zahm ist. Ich habe meinen Akkutester bewusst mit IRF540 aufgebaut, eben weil der sich gut steuern lässt. Ich verwende für die Ansteuerung einen D/A-Wandler an 5 Volt. Siehe Anhang, das ist an einem Einzelexemplar aufgenommen, selbst mit dem gleichen Fertigungscode variiert die Gatespannung erheblich. RDS(on) sinkt auch mit der Temperatur, aber da steuert ja Dein Regelkreis gegen. Einen geringen RDS(on) bei 3,3V U(GS) hast Du beim IRF3708 oder IRLML6344 (SOT-23), die ich für eine Stromquelle fehl am Platze sehe.
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