Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ausgangswiderstand Spannungsreferenz LM4040


von S. T. (sophia)


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Liebes Forum,

Ist es OK bei der 2,5 V Spannungsreferenz LM4040B25IDBZR für den 
Vorwiderstand an Pin 1 einen 10kOhm Widerstand zu verwenden?
https://www.ti.com/product/LM4040
Ich finde im Datenblatt keine Beschaltungsvorschläge und frage mich, wie 
groß der Ausgangswiderstand am Ausgang (Pin 3) ist.
Würden 10 kOhm vor Pin 1 auch am Ausgang nach Pin 3 zu spüren sein?
Sollte ich lieber einen impedanzwandler danach vorsehen?
Ich frage, weil danach eine Addiererschaltung mit 20 kOhm Widerständen 
kommt.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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S. T. schrieb:
> Ist es OK bei der 2,5 V Spannungsreferenz LM4040B25IDBZR für den
> Vorwiderstand an Pin 1 einen 10kOhm Widerstand zu verwenden?
Im DAB steht:
1
Wide Operating Current Range: 45 μA Typ  to  15 mA
Du darfst also einen Strom von 45µA durch das Bauteil nicht 
unterschreiten und auch nicht über 15mA kommen.

Und jetzt kommt es auf deine konkrete Schaltung an...

> Würden 10 kOhm vor Pin 1 auch am Ausgang nach Pin 3 zu spüren sein?
> Sollte ich lieber einen impedanzwandler danach vorsehen?
> ... weil danach eine Addiererschaltung mit 20 kOhm Widerständen kommt.
Ein Schaltplan würde hier einige Fragezeichen entfernen. Hast du sowas?

: Bearbeitet durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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S. T. schrieb:
> Ich frage, weil danach eine Addiererschaltung mit 20 kOhm Widerständen
> kommt.

Ich weiss nicht, wie sich der LM4040 verhält, aber der TL431.

Wenn 10k von 5V auf 2.5V gehen  fliessen 250uA. Belastest du diese 2.5V 
mit 20k, fliessen nur noch 125uA durch den LM4040. Reicht offiziell.

Aber: wenn du die 20k umschaltest, auf 50k oder 75k, muss der LM4040 
nachregeln, und zumindest der TL431 und auch LM336 tut das dann 
langsamer als wenn z.B. 1mA oder gar 100mA durch ihn fliessen. Wenn die 
Nachregelgeschwindigkeit kein Problem ist, reichen deine 10k. Die 0.8 
Ohm Ausgangsimpedanz wird davon nicht beeinflusst, nur die maximale 
Stromlieferfähigkeit, mit unter 15k darf man ihn also nicht belasten.
Ein Kondensator am Ausgang kann die Nachregelgeschwindigkeit kaschieren.

von Andrew T. (marsufant)


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S. T. schrieb:
> Ist es OK bei der 2,5 V Spannungsreferenz LM4040B25IDBZR für den
> Vorwiderstand an Pin 1 einen 10kOhm Widerstand zu verwenden?
> https://www.ti.com/product/LM4040
> Ich finde im Datenblatt keine Beschaltungsvorschläge

Kapitel 8.2.2.2 des DaBla gibt die konkrete Berechnung an. Dort als
Eqaution1 bezeichnet.

von S. T. (sophia)


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Danke für die freundlichen Antworten,
manchmal sieht man den Wald vor lauter Bäumen nicht.

Im Anhang der betreffende Schaltplan (für alle Interessierten). 0,8 Ohm 
Ausgangswiderstand sind top. Der Rs Widerstand wird nicht umgeschaltet 
und ist starr eingebaut. Die Addiererschaltung dahinter zieht keine 
großen Ströme und ist auch recht träge. Ich kann ja mal einen 
SMD-Ausgangskondensator im board vorsehen, werde ihn aber nicht 
bestücken (die Infos dazu stehen im Kapitel 8.2.2.3 Output Capacitor). 
Vielleicht einen 0,1µF Eingangskondensator, wie in "10 Layout" 
beschrieben. Versorgungsebene ist nicht 5 V, sondern sogar +12 V. Die 
grüne Linie ist der Eingangsstrom (ca. 368 µA) und die Blaue der 
Ausgangsstrom (ca. 62,5 µA).

Wisst ihr, ich komme mit dieser Schaltungstechnikaufgabe, die mir mein 
Chef gegeben hat, überhaupt nicht klar. Ich habe mich nie für Elektronik 
interessiert, sondern nur gezwungenermaßen während Studium und Arbeit 
damit zu tun gehabt. Jetzt sitze ich hier im Homeoffice, habe noch ein 
Baby zu betreuen, das Kleinkind ist auch da (wegen krank), da ist es 
extrem schwer mal einen Gedanken zu fassen, zu behalten und zu Ende zu 
bringen, wenn man dauernd unterbrochen wird.

Also danke nochmal, dass ihr mir das so freundlich erklärt habt, das 
hilft mir sehr dabei nicht noch frustrierter zu werden ;-)

von Michael B. (laberkopp)


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S. T. schrieb:
> Wisst ihr, ich komme mit dieser Schaltungstechnikaufgabe, die mir mein
> Chef gegeben hat, überhaupt nicht klar.

Hmm, ja, da stellt sich die Frage, ob die Lösung, optimal, oder 
zumindest sinnvoll ist.

Bei 10 MOhm Eingangswiderstand am ADS1115 kann eigentlich alles was du 
gebaut hast entfallen. Allerdings fehlt jegliche 
Eingangsschutzschaltung. Kann natürlich sein, daß sie in deinem 
Anwendungsfall überflüssig ist.

Allerdings würde ich nicht den ADS1115 oder jeden anderen A/D nehmen, 
dessen Referenzspannung NICHT nach aussen geführt wird.

Ausserdem passt des ADS1115 mit +/-2V oder +/-4V so gar nicht nicht zu 
deine 0-5V, schon gar nicht wenn man +5..-5V messen will und er +6..-6 
messen kann.

Und der LM4040 ist kein LT6654, ganz anderes Layout.

von Andrew T. (marsufant)


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S. T. schrieb:
> Im Anhang der betreffende Schaltplan (für alle Interessierten).

Eine Schöne Schaltung.
Und es hätten 2 statt 4 OPamp genügt.

Also glatt einen 8-Füssler gespart nebst viel Platinenplatz & Geld.

Schade das die Entwickler immer so auf Kante nähen:
bitte denke daran das der AD84... max. +/-13V als Versorgung haben darf 
laut DaBla. Also Spannungsspitzen etc. beachten -- oder den Opamp 
wechseln .-)

von Andrew T. (marsufant)


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Michael B. schrieb:
> Und der LM4040 ist kein LT6654, ganz anderes Layout.

Und ganz andere Beschaltung.
Das eine ist eine shunt reference, das andere eine series reference.
Hmm, ob das dem Chef gefällt wenn er am Montag die Ergebnisse sieht...

von Andrew T. (marsufant)


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S. T. schrieb:
> Jetzt sitze ich hier im Homeoffice, habe noch ein
> Baby zu betreuen, das Kleinkind ist auch da (wegen krank), da ist es
> extrem schwer mal einen Gedanken zu fassen, zu behalten und zu Ende zu
> bringen, wenn man dauernd unterbrochen wird.

Darf ich Dir ans Herz legen folgende Lektüre zu lesen:

analog.com, jim williams, AN45.

Insbesondere die figürlichen Anmerkungen (Anzahl der Babyflaschen als 
Massstab für die Entwicklungsdauer der Schaltung) zeigen, wie lange so 
etwas dauert.
Ebenfalls gibt Williams Tips, wie man den Spagat (Arbeit vs. 
Kind/Babybetreuung) leisten kann. Also eine weitere praxiserprobte 
Unterstützung.

von S. T. (sophia)


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Der Schaltplan von weiter oben ist ja im Grunde genommen von meinem 
Chef. Ich habe den nur so verändert, dass der in LTspice die gewünschten 
Ergebnisse ausgespuckt hat.

Die Lösung mit 2 OPAMPs (siehe Anhang), wurde mir hier schonmal in einem 
anderen Thread empfohlen.

Ich soll für meinen Chef beide Lösungen routen und dann mit nem Jumper 
oder so nem Schiebeschalter an den ADC (ADS1115) dranmachen, sodass 
alternativ zwischen den zwei Schaltungsteilen gewählt werden kann. Mal 
sehen welche besser ist.^^

Das ganze ist ne Messschaltung. Gemessen wird an einem Potentiostat mit 
einem Ausgangswiderstand von 12kOhm zu 20kOhm. Deswegen muss diese 
Messschaltung hier so hochohmig sein, dass die zu messende Spannung 
nicht dadurch beeinflusst wird.




Der ADS1115 ist meinem Chef lieber, weil der aus früheren Projekten 
schon bekannt ist und dann die Software dazu schneller geschrieben und 
verstanden ist, als wie mit nem ganz neuen unbekannten ADC, wo man 
erstmal alle Bibliotheken zusammensuchen muss (jedenfalls habe ich das 
so verstanden).

Es gibt für den ADS1115 auch eine +5V Versorgungsebene gegen GND.
Mein Chef hat sowas hier als Versorgungsnetzteil:
https://www.amazon.de/gp/product/B084KNJWVT/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&th=1

Ich hatte angeboten was mit Traco zu realisieren und die Platine extern 
nur mit +12V zu versorgen, wollte er aber nicht.



Mein Problem ist auch, dass ich selbst keine Ahnung habe, mir total 
unsicher bin und alle was anderes sagen, sodass ich hier nun ganz viele 
falsche Entscheidungen treffen muss und am Ende ist sowieso alles meine 
Schuld. Deswegen muss ich das jetzt umdeuten: Wenn ich es nur so 
schlecht wie möglich mache, bekomme ich hoffentlich nie wieder so eine 
Platinen- und Schaltungsdesign Aufgabe :-)

von Enrico E. (pussy_brauser)



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S. T. schrieb:
> mir total unsicher bin und alle was anderes sagen,

Dafür kennst du dich aber mit Transistoren gut aus (das Lieblingsbauteil 
von Sophia Transistor). ;)

S. T. schrieb:
> Ich soll für meinen Chef beide Lösungen routen

S. T. schrieb:
> Mal sehen welche besser ist.^^

Aber dann bitte auf zwei getrennten Boards! Am Ende wird sowieso nur 
noch mit der "besseren" Schaltung gearbeitet.

Die Schiebeschalter kann man sich dann getrost sparen.

von S. T. (sophia)


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Andrew T. schrieb:
> Darf ich Dir ans Herz legen folgende Lektüre zu lesen:
>
> analog.com, jim williams, AN45.
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/an45f.pdf

"My wife and I split up the evening duties. I got
the night shift, 2 am to 7 am. "
Haha, wohl eher: The wife does everything on her own. Baby car at day 
and night (because of nursing), household, and carpool with the two 
older kids (except that there is no car but an e-bike with buggy). A 
part time job seems doable to be able to afford the 3 room appartement 
in the old DDR large panel system-building.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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S. T. schrieb:
> Ich soll für meinen Chef beide Lösungen routen und dann mit nem Jumper
> oder so nem Schiebeschalter an den ADC (ADS1115) dranmachen, sodass
> alternativ zwischen den zwei Schaltungsteilen gewählt werden kann.
Das wirst du so nicht rausfinden.

> Das ganze ist ne Messschaltung.
Sowas macht man aber nicht mit einem Schiebeschalter umschaltbar, wenn 
dahinter ein 16-Bit Wandler hängt. Und dessen 16 Bit auch ausgereizt 
werden sollen. Sondern da kommen richtige und im Idealfall geschirmte 
Steckverbindern zum Einsatz.

> Mein Chef hat sowas hier als Versorgungsnetzteil
Offensichtlich ein umgelabeltes MeanWell Gerät:
https://www.amazon.de/MeanWell-Stromversorgung-AC-geschlossen-rt-65b-64/dp/B00S9OMERQ

Mit dem Ding tippe ich auf 12 Bit. Mehr bekommst du aus dem Stand sicher 
nicht raus aus dem 16 Bit Wandler.

> Mal sehen welche besser ist.^^
Meine Prognose: du wirst kaum einen Unterschied feststellen, weil das zu 
erwartende Anfängerlayout mehr kaputtmacht als die rauschärmere 
Schaltung gwinnen kann.

S. T. schrieb:
> "My wife and I split up the evening duties
Du musst weiterlesen. Da kommt noch mehr...

: Bearbeitet durch Moderator
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