Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Invertierender Impedanzwandler - Rätsel


von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

eigentlich sollte ein invertierender Impedanzwandler nicht 
funktionieren. Auf Grund einer falschen Typbestellung funktioniert 
jedoch einer bei mir. Im Schaltplan U7, rechts unten. Der gleich 
beschaltete U4 links oben funktioniert jedoch nicht. Mouser 
595-TLV9001UIDBVR

Ich habe im Schaltplan das linke Symbol Figure 6-1 laut Datenblatt 
verwendet. Jedoch den 'U' Typ bestellt und damit die Pinbelegung von 
Firgure 6-2. Damit ist meine OPV Beschaltung in echt invertierend. Warum 
funktioniert U7 wenn es doch eigentlich nicht funktionieren sollte und 
warum funktioniert dann im Gegensatz U4 überhaupt nicht? Gibt es dafür 
irgendeine Erklärung oder ist das reiner Zufall?

: Verschoben durch Moderator
von Clemens L. (c_l)


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Mit positiver Rückkoppelung hast du einen Komparator. Aber da du den 
Eingang mit dem Ausgang vergleichst, hängt das Ergebnis am Anfang von 
der Offset-Spannung ab.

von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

Danke. Das heißt der verbaute U7 hat zufällig eine "günstige" 
Offsetspannung und deswegen funktioniert er invertierend?

von Clemens L. (c_l)


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Ja. Die LED kann nur dann angeschaltet werden, wenn die Eingangsspannung 
niedriger als der Ausgang ist. Wenn das 0 V ist, dann muss der Eingang 
negativ sein, was du nur mit einer negativen Offsetspannung schaffst.

(Sind diese ganzen Signale eigentlich analog oder digital?)

Beitrag #7465499 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Veit D. (devil-elec)


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Clemens L. schrieb:
> Ja. Die LED kann nur dann angeschaltet werden, wenn die Eingangsspannung
> niedriger als der Ausgang ist. Wenn das 0 V ist, dann muss der Eingang
> negativ sein, was du nur mit einer negativen Offsetspannung schaffst.
>
> (Sind diese ganzen Signale eigentlich analog oder digital?)

Hallo,

aha verstehe. Danke.

Die Signale kommen vom Controllerboard bzw. gehen zum Board, an die I/O 
Pins. Sie werden wohl die meiste Zeit digital genutzt werden, analog ist 
auch möglich.
Falls du über die offenen OPV Eingänge gestolpert bist, dass ist 
'erstmal' gewollt. Wenn ich Pulldowns oder Pullups davor machen würde, 
dann hätte man ggf. einen Spannungsteiler mit den ggf. genutzten 
internen Pullups. Ich wollte jeden 'negativen' Einfluss vermeiden. 
Allerdings reagieren die Leds mit sichtbarer Helligkeitsänderung wenn 
die Platine auf dem Tisch liegt und ich mit dem Fuß am Stuhlbein/Boden 
reibe. Das ist schon irgendwie heftig. Falls es eine Lösung gibt für 
einen definierten Eingangsruhepegel ohne Einfluss auf den Rest an den 
I/O Pins wäre gut.

Was mich nur wundert ist, dass die berühmte Led 13 auf den Arduino 
Boards nie komisch flackert, obwohl da auch nur ein OPV LMV358 zur 
Entkopplung als Impedanzwandler dranhängt mit komplett offenen Eingang.

Falls es mehr Sinn macht könnte man das auch im Projekt-Thread weiter 
diskutieren. Das hatte ich nur ausgekoppelt, weil es ursprünglich eine 
eingegrenzte Frage war.
Beitrag "Arduino Nano Testboard"

von Gerhard O. (gerhard_)


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Moin,

Ich habe mir nochmals das Datenblatt angesehen. Wenn ich es recht 
verstehe, kann nicht die unbekannte Offset der Übeltäter sein.

Das Problem liegt meiner Meinung daran, daß der Ausgang nur einige mV 
über Null gehen kann. Bei 10K werden minimal 10mV angegeben. Da der Vin- 
dann ein paar mV größer ist als die Vin+, vom uC Kommend oder bei 
offenen Eingang ist nun die Differenz der Eingänge nicht mehr in der 
selben Richtung. Wenn z.B. Vin+ = 0V ist und Vout=Vin-= +10mV, dann 
versucht der OPV in die andere Richtung zu schwingen, geht aber nicht 
wirklich, weil Masse die Grenze ist und er sich nicht unter 10mV bewegen 
kann. Das ist ein graues Gebiet. Ich vermute, bzw. bin ganz sicher, daß 
Deine Schaltung dann innerhalb von 10mV < Vin <=5V richtig funktioniert. 
Bitte mache das nach Möglichkeit. Würde mich interessieren.

Vielleicht kannst Du das Phänomen in LTSpice nachvollziehen.

Versuche mal, am Vin+ Eingang, also nach dem 1K über einen 1M eine 
kleine Spannung einzuspeisen die dann Vin+, sagen wir auf 20MV bringt, 
auch wenn vor dem 1K die Spannung aktuell Null ist. Dann vermute ich, 
daß der Ausgang dieser künstlichen Offset gefolgt hat und richtig 
funktioniert.

Daß der LM358 beim UNO anscheinend richtig funktioniert, ist 
interessant.

VG,
Gerhard

von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

ich überlege mir mal wo ich die 20 Mega Volt herbekomme. :-)

Ich versuche das nachzuvollziehen.

Wegen LTSpice, da kommt es darauf an welchen OPV man verwendet. Ein 
invertierender OPV Spannungsfolger funktioniert bspw. mit OP291 
fälschlicherweise und mit AD824 korrekterweise nicht. Simulation ist 
immer so eine Sache des Vertrauens. Ich versuche es real aufzubauen. Der 
Spass müßte es wert sein.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Hallo,

Ja, das ist so eine Sache mit der Simulation. Sei beruhigt, mit 20MV 
wird Dir gewiss ein einmaliger Erfolg beschieden sein:-)

Jedenfalls fürchte ich, daß Dein OPV in einen grauen Bereich arbeitet, 
wenn der Ausgang nicht niedrig genug werden kann, so daß sich Eingänge 
und Ausgänge gegensätzlich beeinflussen.

von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

Ub 5,08V

Wenn ich den OPV nur mit R1 und ohne R2, ohne R5 usw. teste, dann 
schaltet er wie erwartet nicht um. Soweit war das ja klar. Immer 5,08V 
an OUT, egal was IN(-) per Taster macht.

Klemme ich eine Last aus R2 und Led ran. Dann schaltet er invertierend 
um wenn sich der Pegel an IN(-) ändert. Dann messe ich an OUT 5,06V. Das 
heißt OPV(-) muss größer OPV(+) bzw. OPV(out) werden. Soweit war das 
inzwischen auch klar.

Dann habe ich Gerhards Test versucht. Plan so wie ich es verstanden 
habe. Wobei in der Anforderung bestimmt die OPV Eingänge verwechselt 
wurden. Der 1K Eingangswiderstand hängt am OPV(-) Eingang. Ist ja falsch 
beschalten.

Jetzt ist die Schaltung laut Plan nur ohne Last aus R2 und ohne Led.
Es tut sich jedoch nichts wenn ich über R5 bis zu 20mV einspeise. Die 
Spannung am Poti Abgriff zieht es nur um paar mV hoch wenn ich an IN(-) 
per Taster Ub anlege. Am OPV Ausgang liegt dauerhaft Ub an.

Eigentlich benötige ich eine 2. Spannungsquelle damit man um paar mV 
höher kommt wie Ub mittels R5.

-------- Plan2 ---------------------------
Dann dachte ich mir, vielleicht habe ich Gerhard doch falsch verstanden 
und haben es laut Plan2 aufgebaut. Ich ziehe praktisch OPV(+) runter. 
Sollte den gleichen Effekt haben wie OPV(-) zu erhöhen. Der OPV schaltet 
erst um wenn ich den R4 Poti Abgriff auf mindestens 5,01 (Richtung 
Masse) eingestellt habe. Größer 5,01V passiert nichts.

: Bearbeitet durch User
von Gerhard O. (gerhard_)


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Hallo Veit,

Ich sehe Du hast mich falsch verstanden. Bitte vertausche die Eingänge 
bei der ersten Schaltung und sonst nichts und wiederhole Deine 
Untersuchungen.

Der Zweck, wie von mir erhofft, ist, die Offset des Vin+ Eingangs über 
das Ausgangsminimum zu erhöhen. Z.B. wenn die niedrigstmögliche Vout 7mV 
wäre, dann bewirkt die Eingangsoffset bei Vextin=0, dass die OPV Vin+ 
nicht unter der Minimum Vout sinken kann. Dann sollte es funktionieren.

Vg,
Gerhard

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