Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Habe eine extrem lange Leitung, im wahrsten Sinne des Wortes


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von Daisy D. (daisywarlordduke)


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Hallo,

Ich habe zur Zeit eine extrem lange Leitung. Ich wundere mich was die 
folgenden Schaltung macht.

Müsste zwischen Ausgang und V- von U4A nicht ein Widerstand eingefügt 
werden?

Vielleicht hat ja jemand Lust und Zeit ein paar Zeilen zu der Schaltung 
zu schreiben.

Danke im Voraus.

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


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Daisy D. schrieb:
> Müsste zwischen Ausgang und V- von U4A nicht ein Widerstand eingefügt
> werden?
Nein. So wie die Schaltung jetzt ist, ist das einfach nur ein 
Komparator, der die Spannung in der Mitte des Spannungsteilers R4, R9, 
R13, R14 mit 2,5V vergleicht. Der C5 sorgt für ein langsame Umschaltung.

> Ich wundere mich was die folgenden Schaltung macht.
Ich frage mich, wo du die her hast. Und was die U1 und U2 sind.

: Bearbeitet durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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Lothar M. schrieb:
> einfach nur ein Komparato

Ein Komparator mit kapazitiver Gegenkopplung ?

Die heissen anders: 
https://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#Integrierer

: Bearbeitet durch User
von M.A. S. (mse2)


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Lothar M. schrieb:
> So wie die Schaltung jetzt ist, ist das einfach nur ein
> Komparator,

Äh, nein: das ist ein Integrierer, der (U1-2,5V) + (U2-2,5V) integriert.

von M.A. S. (mse2)


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Lothar M. schrieb:
> Daisy D. schrieb:
>> Müsste zwischen Ausgang und V- von U4A nicht ein Widerstand eingefügt
>> werden?
> Nein.
Aber damit hast Du recht.

von Daisy D. (daisywarlordduke)


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Danke....

Ich dachte mehr an einen Summing Amplifier... ein Kollege von mir kam 
vorbei und meinte die Schaltung erzeugt am Ausgang von U4A die Differenz 
von U1 und U2.... Leider muss er weg und kommt erst nächste Woche 
wieder....

von Michael B. (laberkopp)


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Daisy D. schrieb:
> Ich dachte mehr an einen Summing Amplifier... ein Kollege von mir kam
> vorbei und meinte die Schaltung erzeugt am Ausgang von U4A die Differenz
> von U1 und U2....

Also was jetzt, Summe oder Differenz, die Schaltung von oben oder diese 
neue Schaltung ?

Schau halt in den Wikipedia-Artikel und denk dran, das ein mit +X Volt 
und -Y Volt versorgter Operationsverstärker nur Spannungen kleiner als 
dieser Bereich messen und liefern kann.

von Marcel V. (mavin)


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Daisy D. schrieb:
> Leider muss er weg und kommt erst nächste Woche wieder....

Aber der Kollege wird deshalb nicht gleich für eine Woche vom Erdboden 
verschluckt werden. Für gezielte Fragen wird er wohl über das Internet 
oder Whatsapp weltweit auch in der Woche erreichbar sein!?

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


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Michael B. schrieb:
> Ein Komparator mit kapazitiver Gegenkopplung ?
Weil man nicht weiß, was da am Eingang für Signale anliegen, kann das 
auch ein Komparator sein, der durch den Kondensator in der 
Flankensteilheit begrenzt ist. Wers nicht glaubt kanns ja mal 
ausprobieren...  ;-)

Daisy D. schrieb:
> Ich dachte mehr an einen Summing Amplifier... ein Kollege von mir kam
> vorbei und meinte die Schaltung erzeugt am Ausgang von U4A die Differenz
> von U1 und U2....
War schon klar, dass der Gegenkopplungswiderstand fehlt. Und wenn da ein 
Gegenkopplungwiderstand drin ist, dann erzeugt die Schaltung die Summe 
dieser beiden Spannungen abzüglich des Offsets. Die Überschrift "The 
Summing Amplifier" legt das auch nahe.

> Leider muss er weg und kommt erst nächste Woche wieder....
Mach bis dahin was anderes oder beschreibe, warum er dir die Aufgabe 
gegeben hat.

von Falk B. (falk)


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Lothar M. schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> Ein Komparator mit kapazitiver Gegenkopplung ?
> Weil man nicht weiß, was da am Eingang für Signale anliegen, kann das
> auch ein Komparator sein, der durch den Kondensator in der
> Flankensteilheit begrenzt ist. Wers nicht glaubt kanns ja mal
> ausprobieren...  ;-)

Na dann mach mal. Es IST eine Kombination von Summierverstärker und 
Integrator. Aber sicher KEIN Komparator, denn dann würde die 
Rückkopplung an den +Eingang gehen! Siehe Schmitt-Trigger.

von Andreas M. (amesser)


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Lothar hat schon recht. Kann auch ein Komparator mit langsamer 
Anstiegszeit sein. Ein Integrator hat für t->unendlich nämlich keine 
Gegenkopplung und damit wirds ein Komparator.

von Jens G. (jensig)


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Falk B. schrieb:
> Integrator. Aber sicher KEIN Komparator, denn dann würde die
> Rückkopplung an den +Eingang gehen! Siehe Schmitt-Trigger.

Ein Komparator ist nur ein Komparator - der muß keine Mitkopplung haben, 
was nur ein Spezialfall für die Praxis wäre.

von Thomas B. (thomas2)


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Andreas M. schrieb:
> Lothar hat schon recht. Kann auch ein Komparator mit langsamer
> Anstiegszeit sein. Ein Integrator hat für t->unendlich nämlich keine
> Gegenkopplung und damit wirds ein Komparator.

Es ist ein Integrator mit kleiner Integrationszeit, der also sehr 
schnell aufintegriert. Insofern kann es schon sein, dass je nach 
Anwendung regelmäßig bis zu den Betriebsspannungsgrenzen aufintegriert 
wird und der Integrierer daher praktisch wie ein Komparator mit 
begrenzter Anstiegsgeschwindigkeit verwendet wird. Um das beurteilen zu 
können, müsste man die Anwendung kennen.

Und ob ein Rückkopplungswiderstand fehlt, kann man nur beurteilen, wenn 
man weiß was, die Schaltung tun soll. So wie gezeichnet ist es ein 
Integrator, mit zusätzlichem Rückkopplungswiderstand wäre es ein 
Tiefpass.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Andreas M. schrieb:
> Lothar hat schon recht.

Nein, natürlich nicht.

Die Schaltung nennt man Integrator, das Widerstandsnetzwerk am Eingang 
bildet den Mittelwert.

Zwar hat auch ein Komparator ggf. eine parasitäre Kapazität vom Ausgang 
zum Eingang und eine endliche Geschwindigkeit,

aber nach Lothars (Un)logik wäre ein Motorrad dann auch ein Auto, ein 
Leberkäse eine Wurst, und ein Arduino ein Mikrocontroller. Oder 
umgekehrt.

von Andreas M. (amesser)


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Michael B. schrieb:
> Andreas M. schrieb:
>> Lothar hat schon recht.
>
> Nein, natürlich nicht.

Was zeichnet den einen Komparator aus? Wenn U > Uref dann liefert der 
Ausgang Ua und wenn U < Uref dann Ub. ("compare" = vergleichen ) Und 
genau das tut die oben genannte Schaltung eben mit einer begrenzten 
Steilheit beim Übergang mit Ua ~ 0V und Ub ~ 5V. Im Endeffekt ist es ein 
Komparator mit Totzeit ~ Uin-Uref

Das was Du als Komparator bezeichnest ist ein Schmitt-Trigger, ein 
Komparator mit Hysterese.

von Frank O. (frank_o)


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Lothar M. schrieb:
> Wers nicht glaubt kanns ja mal
> ausprobieren...  ;-)

Auch wenn mit LtSpice wunderbare Simulationen möglich sind, am meisten 
lernt man, wenn man es aufbaut und ausprobiert. Meiner Meinung nach.

von Michael B. (laberkopp)


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Andreas M. schrieb:
> Das was Du als Komparator bezeichnest ist ein Schmitt-Trigger, ein
> Komparator mit Hysterese.

Ich rede nicht von Hysterese. Warum behauptet du das ?

Nimm einfach die geltende Definition von OpAmp Grundschaltungen zur 
Kenntnis und erfinde nicht deine eigenen.

Hint: ein PID Regler arbeitet nicht mit einem Komparator.

von Andreas M. (amesser)


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Michael B. schrieb:
> Nimm einfach die geltende Definition von OpAmp Grundschaltungen zur
> Kenntnis und erfinde nicht deine eigenen.

Was ist den die Grundschaltung eines Komparators, zeig doch mal.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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C5 weggelassen waers ein Komparator.
C5 drin, wirds ein Integrator. Laeuft der Integrator über, dann schlaegt 
der Komparator durch.

von Falk B. (falk)


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Dieter D. schrieb:
> C5 weggelassen waers ein Komparator.
> C5 drin, wirds ein Integrator. Laeuft der Integrator über, dann schlaegt
> der Komparator durch.

Ein übersteuerter OPV oder auch Integrator ist bei mir immer noch kein 
Komparator.

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


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Falk B. schrieb:
> Ein übersteuerter OPV oder auch Integrator ist bei mir immer noch kein
> Komparator.
Es werden aber nicht wenige OP als Komparatoren verwendet:
- https://www.google.com/search?q=opamp+als+komparator

Und es sind auch schon viele damit auf die Nase gefallen, weil sie den 
Gleich- und den Gegentakteingangsspannungsbreich verletzt haben. Das 
Schlimmste, was dieser "Opamp-Komparatorschaltung" dann passieren kann, 
ist das Phase Reversal, wo der OP dann ein "Low" ausgibt, obwohl 
eindeutig die Eingangsbedingungen für ein "High" erfüllt sind.

Am Rande bemerkt: auch mir ist zuallererst der Integrator in den Sinn 
gekommen. Weil der TO aber offenbar ein Laie ist, lag für mich eine 
statische Betrachtung der Schaltung nahe: man stellt mit einem Poti eine 
U1 ein und mit dem anderen eine U2 und misst dann, was am Ausgang 
herauskommt. Da juckt es nicht, dass der Kondensator das Ausgangssignal 
um 5..10µs verzögert.

Kurz und bündig hat also eigentlich jeder Recht. Die Schaltung ganz oben 
ist ohne Angaben zur Anwendung alles Mögliche gleichzeitig. Aber wie 
sich herausgestellt hat, ist der Kondensator sowieso ein Widerstand.

: Bearbeitet durch Moderator
von Daisy D. (daisywarlordduke)


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Hallo,

erstmal Entschuldigung für das lange Warten.

Es wurde ja nach der Anwendung gefragt und ich dachte ich bring ein 
bisschen Licht ins Dunkel. Es handelt sich um einen Potentiostat 
(https://de.wikipedia.org/wiki/Potentiostat). Ich habe die Schaltung als 
LTSpice Schaltplan und Bild hinzugefügt. Ich hoffe das macht sie Sache 
einfachere und klarer.

U3A, U4B und U1B sind mir individuell klar, jedoch wie funktioniert U4A 
und wie könnte man eine Übertragungsfunktion formulieren, in der Art 
U4Bout = f(DAC, Rstrip1, Rstrip2). Die Rückkoppelung mit U1B und die 
nicht ganz klare Funktion von U4A macht mir Kopfschmerzen.

Ich frage mich auch ob man mit LTSpice den zeitlichen verlauf des 
Feedback Loop via U1B sichtbar machen kann? Ich denke das LTSpice 'nur' 
den Endzustand darstellt oder würde ein starker Tiefpass z.B. nach U1B 
hier helfen?

Und ja, zugegebenermaßen bin ich Anfänger auf diesem Gebiet. Sollte 
jemand weiterführende Literaturempfehlungen, usw. haben, wäre ich für 
jeden Hinweis dankbar.

MfG

: Bearbeitet durch User
von Klaus R. (klara)


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Daisy D. schrieb:
> Ich frage mich auch ob man mit LTSpice den zeitlichen verlauf des
> Feedback Loop via U1B sichtbar machen kann? Ich denke das LTSpice 'nur'
> den Endzustand darstellt

In der Regel will man doch Funktionsverläufe sehen. Und die liefert 
LTspice. Meßwerte kann man sich auch liefern lassen. Das habe ich aber 
nur selten getan.
mfg Klaus

von Klaus R. (klara)


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Daisy D. schrieb:
> Und ja, zugegebenermaßen bin ich Anfänger auf diesem Gebiet. Sollte
> jemand weiterführende Literaturempfehlungen, usw. haben, wäre ich für
> jeden Hinweis dankbar.

http://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherCAD/index_LTSwitcherCAD.html
mfg Klaus

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


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Daisy D. schrieb:
> jedoch wie funktioniert U4A
Die bisher fehlende und für Verwirrung sorgende Rückkopplung geht über 
den U1B, der nicht umsonst mit "Feedback" beschriftet ist.

> Ich frage mich auch ob man mit LTSpice den zeitlichen verlauf des
> Feedback Loop via U1B sichtbar machen kann? Ich denke das LTSpice 'nur'
> den Endzustand darstellt
Du hast doch die Simulation schon in LT-Spice eingegeben. Drück einfach 
auf den Startknopf...

> wäre ich für jeden Hinweis dankbar.
Mir scheint der Sinn von R24 und R25 fraglich.

: Bearbeitet durch Moderator
von Andrew T. (marsufant)


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Daisy D. schrieb:
> U3A, U4B und U1B sind mir individuell klar, jedoch wie funktioniert U4A

U4A sorgt sorgt dafür das das Potential an der Gegenelektrode (CE wie 
counter electrode) sich so einstellt das es das eingestellte Potential 
erreicht, Rückführung geschieht über RE (reference electrode).

Schau dir mal in Ruhe an:
https://de.wikipedia.org/wiki/Potentiostat unter Abschnitt  "praktische 
Asuführung"

sowie Detailbeschreibung

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468067217300317
ab Kap. 2.2

von Andrew T. (marsufant)


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Lothar M. schrieb:
>> wäre ich für jeden Hinweis dankbar.
> Mir scheint der Sinn von R24 und R25 fraglich.

Da fehlt ja auch noch einiges im (Schalt-)Plan in der LTspice Skizze.

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