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Moin! Ich habe einen bipolaren AD-Wandler und möchte gerne als Referenzspannung +-5V anlegen. Dafür wollte ich zwei Festspannungsregler mit jeweils + oder - 5V Spannung verwenden. Um die erzeugten Spannungen als Referenz zu verwenden müssen sie sich aber auf die gleiche Masse beziehen. Daher kann man die Versorgungsspannung nicht einfach umpolen. Ich habe deshalb eine Versorgungsspannung von 12V bzw. 14V mit zwei gleich großen Widerständen geteilt und das Mittel als Grund verwendet. Das funktioniert für die positive Spannung soweit wunderbar, erreiche 5V. Allerdings im negativen Bereich nur 2,7V. Weiss jemand, woran das liegen mag? Oder eine alternative Lösung für dieses Problem? Danke Eike
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vielleicht hilft das Weiter: http://www.loetstelle.net/praxis/negativevoltage/negativevoltage.php mfg DKM
Kann sein dass der Negativ-Regler nur richtig arbeitet, wenn eine Last dranhängt. Häng z.B. mal eine LED mit Vorwiderstand hin, und schau ob's dann geht...
Das funktioniert natürlich so nicht, es sei denn, Du brauchst nur sehr geringe Ströme. Denn Deine neue Masse ist nicht "GND", sondern der Mittelpunkt von Deinem Spannungsteiler. Zu diesem Mittelpunkt müssen natürlich die Ströme aus den beiden Verbrauchszweigen zurück fließen, also muss der Querstrom im Spannungsteiler entsprechend groß sein. Das andere Problem: Du hast bei 12 Volt Eingangsspannung und 2 mal 5 Volt Ausgangspannung pro Regler nur 1 Volt Drop-Out-Spannung zur Verfügung. Du brauchst also Low-Drop-Regler. Das Prinzip funktioniert prinzipiell schon, dazu musst Du die virtuelle Masse nur entsprechend niederohmig machen, z.B. mit einer Gegentaktendstufe mit ausreichendem Querstrom und Low-Drop-Regler verwenden. Ausserdem Kondensatoren zur Entkopplung nicht vergessen! Wie groß sind eigentlich die Widerstände in Deiner Versuchsschaltung?
Zurzeit verwende ich zwei 820 Ohm-Widerstände. Mitlerweile ist es mir auch gelungen, jeweils 5V zu erzeugen. Auch solange nur Leuchtdioden zugeschaltet sind, läuft das ganze noch gut. Wie genau erreiche ich nun, dies auch für höhere Ströme zu ermöglichen? Dem Problem der Drop-Out-Spannung ist ja mit einer höheren Eingangsspannung beizukommen. Was für weitere Probleme ergeben sich?
Der Vorschlag von DKM scheint mir der einzig sinnvolle, allerdings nur der Teil in dem er den ICL 7660 vorschlägt. Das Teil ist einfach ideal, ein IC und 2 C und schon hat man was man braucht...
Um eine stabile virtuelle Masse zu erzeugen verwendet man statt 2 Spannungsregler normalerweise einen Operationsverstärker (mit genügend Leistung). Der OP wird als Spannungsfolger geschaltet (Ausgang direkt auf den invertierenden Eingang zurück) und der nicht-invertierende Eingang wird auf die halbe Betriebsspannung gebracht (über einen Spannungsteiler). Am Ausgang des OPs kriegt man dann - je nach OP - eine virtuelle Masse, die man gut belasten kann.
Ich habe nun einiges ausprobiert und letzterer Tipp war tatsächlich der effektivste und einfachste. Danke MfG Eike
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Hi, virtuelle Masse ist ne Möglichkeit, geht aber auch einfacher (zumal Du bei 14V Betriebsspannung nur 7V an Deinen Reglern hast, da brauchse schon low-drop): die gute, alte Ladungspumpe, flying capacitor. Du brauchst nur nen schaltenden square-wave Ausgang (Multivibrator, NE 555, Schmitt-trigger, was auch immer), 2Dioden und zwei C's. Mit den Dingern macht Maxim bei Ihren RS232 Ic's die negative (und die höhere positive) Spannung. Cheers Detlef
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Hallo, ich muss mal diesen alten Thread ausgraben. Habe ich (sh. Bild) den Beitrag von Thomas Pototschnig richtig verstanden? Also dass man dann Ub/2 als GND einer symmetischen Spannung verwenden kann? VG mario
Nur, wenn dein GND (und damit auch +Ub) potentialfrei ist, also aus einer eigenen Versorgung stammt. Und natürlich kann diese künstliche "Masse" (Ub/2) nur soviel Strom verarbeiten, wie der verwendete OP-Amp am Ausgang treiben kann. Denn der muß sie ja erzeugen.
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Eine bewährte Schaltung
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Hallo, ich möchte das Prinzip mit dem "fliegenden Kondensator" gerne in meiner Schaltung verwenden. Ich habs mit 5V auch schon ausprobiert und es funktioniert gut. NUR: Ich hab +12V zur Verfügung und möchte daraus ca. -12V machen und dazu den Mikrocontroller als Taktquelle nutzen. Was kann ich da für eine Schaltung als "Schalter" für die 12V verwenden, der vom Controller gesteuert wird. Ich dachte an so was ähnliches wie im Anhang. Leider funktioniert das aber so nicht laut pspice... Hat da jemand eine Idee?
lad mal deinen schaltplan aus spice hier rauf. meine vermutung: du willst mit dem 5V pegel ausm atmel den p-kanal, dessen source an +12V liegt. überleg dir mal, was für spannungen du damit über die GS-strecke hinbekommst.
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Ja, Du liegst richtig mit Deiner Vermutung. Schaltungstechnik ist nicht meine Stärke, aber nachdem ich mal den Tietze Schenk befragt hab krieg ich genau U_DS < U_GS - U_th in meinem Fall <= 4,2V über die Drain-Source Strecke. Ich kann also keine Spannungen schalten, die höher als die Gate-Source Spannung sind..? Die Schaltung im Anhang funktioniert laut Simulator. Aber macht man das auch so in der Praxis oder eher doch anders?
Joul schrieb: > Ja, Du liegst richtig mit Deiner Vermutung. wenn das nur beim lotto klappen würde =) > Ich kann also keine Spannungen schalten, die höher > als die Gate-Source Spannung sind..? rein rechnerisch noch spannungen, die um die threshold-spannung höher sind. die threshold spannung ist aber bei weitem keine konstante, von daher sind von solchen spielereien abzuraten, wenn man wirklich nur schalten will. > Die Schaltung im Anhang funktioniert laut Simulator. Aber macht man das > auch so in der Praxis oder eher doch anders? genau so macht man das.
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Hallo nochmal, nachdem ich die Schaltung aufgebaut hab und der MOSFET zu rauchen angefangen hat (war das Flußmittel) habe ich die Schaltung doch noch mal simuliert und festgestellt, dass das gar nicht funktionieren kann. Dort wo ich in der Zeichnung die Spannung messe, hab ich nur 1,5V anliegen. Je kleiner die Last an dieser Stelle wird, desto höher wird die Spannung... Was ich aber nicht versteh, warum in meiner realen Schaltung so viel Strom über die MOSFET's fließt. Ich benutzte die FDC6333C (zwei komplenetäre in einem Gehäuse). Vielleicht weis doch noch jemand Rat..?
dein R3 ist zu groß. der transistor sättigt nicht, die gatespannung ist irgendwo in der mitte und schon schalten beide transitoren "halb" durch.
mit MOSFETs geht das nicht so ohne weiteres, weil kurzzeitig beide leitend sind und dann einen Kurzschluss-Strom fließt. Es gibt hierfür dann entsprechende Treiber, die eine Totzeit haben und erst einen abschalten und nach einer Pause den anderen einschalten. Oder man macht's mit bipolaren Transis, da geht's direkt, da gibts 'von Natur aus' eine Pause; weil in der Spannungsmitte sind beide aus. Siehe 'komplementärer Emitterfolger': http://www.lautsprecher-shop.de/theorie/transistor3.htm
bei 1k und einem richtig dicken fet mit 1nF C_GS sind das n paar µs. klar, mit treiber ist die 100%ige lösung, aber als problem würd ich eher die 47k in der basis ansehen.
> dein R3 ist zu groß. der transistor sättigt nicht,
Wäre zwar theoretisch denkbar, doch selbst wenn er passen sollte,
geht es aus anderem Grund nicht.
Der NMOSFET leitet ab 3V am Gate locker 4A, der PMOSFET ab 12V-3V=9V
auch.
Beide Transistoren sind also im ersten Umschaltversuch gleichzeitig an
und schliessen die Batterie kurz.
Entweder die Batteriespannung bricht zusammen, oder die MOSFETs rauchen.
Das geht so nicht, du brauchst eine Totzeit, darfst beide Transistoren
nicht aus derselben Leitung schalten. Echte MOSFET-Treiber können das
einhalten, wie HIP4080.
>Was ich aber nicht versteh, warum in meiner realen Schaltung so viel >Strom über die MOSFET's fließt. Ich benutzte die FDC6333C (zwei >komplenetäre in einem Gehäuse). >Vielleicht weis doch noch jemand Rat..? Das ist ganz einfach zu beantworten: Du hast die Gate-Source-Kapazitäten nicht berücksichtigt. In der Theorie kann man einen Mosfet von jetzt auf gleich umschalten, in der Praxis macht einem die parasitäre Gate-Source-Kapazität da einen Strich durch die Rechnung und hustet einem was. Das Umladen dieser Kapazität benötigt Zeit. Hast du dich noch nie gefragt warum Bipolartransistoren heute immer noch gerne eingesetzt werden? Mosfets sind ja eigentlich viel toller, man kann sie "quasi" leistungsfrei ansteuern. "Quasi" deshalb, weil nur der Schaltvorgang Leistung benötigt zum Umladen der Kapazität. Beim Bipolartransistor muss man ja "nur" die Raumladungszone mit Elektronen fluten bzw. frei machen um ihn zu schalten. Das geht um Welten schneller als eine Kapazität umzuladen. Deshalb sind grade für hochfrequente Anwendungen Bipolartransistoren i.d.R. interessanter als Mosfets. In solchen Komplementärstufen, wie du sie da haben möchtest, musst du deshalb die Transistoren nach und nach schalten. Bipolare Transistoren kann man hier eventuell gleichzeitig schalten weil sie viel schneller umgeschaltet werden können. Um dir den Effekt mal anzuschauen krall die mal eine Umschaltung und schau da genau hin. Das Bild speicherst du und dann änder mal R2 von 10 kOhm auf 1 kOhm. Schau dir auch hier wieder die Umschaltung an und vergleich sie mit 10 kOhm. Am Signalverlauf selbst wirst du keinen Unterschied feststellen aber die Zeit ist erheblich geschrumpft, die Umschaltung geht mit 1 kOhm wesentlich schneller, d.h. da wird dann auch nicht so lange viel Leistung verbraten und die Mosfets werden auch nicht so heiß werden. Vielleicht genügt dir das ja schon ansonsten halt einen Transistor nach dem anderen schalten.
>bei 1k und einem richtig dicken fet mit 1nF C_GS sind das n paar µs. >klar, mit treiber ist die 100%ige lösung, aber als problem würd ich eher >die 47k in der basis ansehen. Nunja, die 10k in 1k ändern bringt mehr denn was nützt es, wenn der Bipolartransistor mehr Strom leiten kann, also schneller die Masse zuschalten kann, wenn man mit dem 10k den zufließenden Strom begrenzt? Man muss erstmal schaun, welchen Strom man für das Umladen benötigt und darauf kann man ja dann den Bipolartransistor anpassen. Natürlich kann man dann auch prima den 10k Widerstand neu auslegen. Das Hauptproblem wird schätungsweise das Laden der GS-Cs sein, nicht das Entladen.
Hallo, danke für die ausführlichen Antworten! Der Basiswiderstand ist in der Tat zu groß gewählt. Aber ein kleinerer Wert (3k) änderte auch nichts daran, dass der FET zu heiß wird. Den Vorschlag von Michael werd ich nochmal ausprobieren. Ich hab im Moment nur wenig Zeit für das Projekt...
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Hallo, nachdem ich das Problem nun ganz anders gelöst habe bin ich nun doch eher zufällig auf eine Lösung gestoßen. Wie Michael weiter oben beschrieben hat müssten die FET's nacheinander und nicht gleichzeitig geschaltet werden. Der MOSFET Treiber TC4427 von Microchip ist für die Anwendung wie ich sie ursprünglich gedacht hatte meiner Meinung nach gut geeignet. Die Eingangsspannung kann bis zu 18V und der Ausgangsstrom bis zu 1,5A betragen. Steuern lässt sich der Treiber unabhängig von der Eingangsspannung mit gewöhnlichen TTL Pegeln (H > 2,4V; L < 0,8V). Womöglich geht es auch noch einfacher aber bei einem Stückpreis von ~60Cent für den Treiber finde ich ist es eine prima Alternative zu fertigen Switched Capacitor IC's die gerne das zehnfache kosten. Vorausgesetzt man hat ein Taktsignal zur Verfügung, was aber bei einem Mikrocontroller leicht "übrig" ist.
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Hier nochmal die Schaltung von Hewlett präziser: Die Eingangsspannung (+Vs und -0) darf zwischen +8...+36V groß sein. Die Ausgangsspannungen haben dann immer den halben Wert (+4...+18V an VQ+ und Masse bzw. -4...-18V an VQ- und Masse). Der Leistungsoperationsverstärker TCA 365 hat die geringste Erwärmung, wenn beide Ausgangslastwiderstände (Verbraucher) gleich groß sind, bei unterschiedlichen Lastwiderständen regelt er die Ausgangsspannungen zu gleichen Teilen aus, beide Ausgangsspannungen sind immer gleich groß egal wie unterschiedlich die Ausgangslasten sind. Es dürfen auch Glühlampen angeschlossen werden. Der OP enthält eine interne Strom und Verlustleistungsbegrenzung. Bei induktiven Lasten je eine Diode in Sperrichtung parallel zum Ausgang schalten. Max. Ausgangsstrom 4 Ampere.
Ich habe versehentlich die Schaltung zwei mal hochgeladen. Der Administrator möge doch bitte eine Schaltung davon löschen. Die Masse am Ausgang ist eine künstlich erzeugte Masse und darf nicht mit der Masse von der Betriebsspannung verbunden werden!
Ralf schrieb: > Hier nochmal die Schaltung von Hewlett präziser: ... > Leistungsoperationsverstärker TCA 365... Auch mal ins Datenblatt des IC geschaut? Der muss (wie auch seine engen Verwandten TDA2030, L165) mit einer Mindestverstärkung von 10 (=20dB) betrieben werden, um stabil zu sein. Das steht nicht nur direkt da, man kann es auch aus dem Open-Loop-Frequenzgang ablesen. Eine Verstärkung von +1, wie in deiner Schaltung, führt grundsätzlich zur Instabilität. Es mag sein, dass die beiden 100µF den Verstärker in die Knie zwingen, aber eine gute Lösung ist das nicht. Und über den Sinn des Boucherot-Gliedes darf angesichts der beiden parallelen 100µF-Kondensatoren auch noch mal nachgedacht werden.
Die beiden 100uF Standard-Elkos sind keine low-ESR-Typen (davon ist Normalerweise auszugehen). Deshalb macht das Boucherot-Glied (1 Ohm und 220nF) insofern Sinn, dass dadurch eine evtl. hochfrequente Schwingneigung, durch komplexe Verbraucher, unterdrückt wird. Da aber der OP als Spannungsfolger bzw. Impedanzwandler geschaltet ist (starke Gegenkopplung durch direkte Verbindung zwischen Pin 4 und 2), arbeitet er sowieso schon sehr stabil. Eine ganz ähnliche Schaltung ist in dem Buch "Professionelle Schaltungstechnik" 6. Auflage von Dieter Nührmann zu finden (ebenfalls mit dem TCA 365). Merke: Eine starke Gegenkopplung sorgt grundsätzlich für Stabilität und verringert die Schwingneigung! Also gängige Praxis.
Ralf schrieb: > Merke: Eine starke Gegenkopplung > sorgt grundsätzlich für Stabilität und verringert die Schwingneigung! Ein Merksatz, so sinnvoll wie die "1000µF pro Ampere". je stärker deine "Gegenkopplung", desto stärker wird sie bei der Frequenz bei der die Phasendrehung 180° groß wird zur Mitkopplung. Bevor du hier solche Merksätze postest solltest du dich mal über das Stichwort "unity gain stable" informieren. Mal sehen was Arno dazu noch sagt :-)
Wenn schon UraltThread wiederbeleben - dann doch wenigstens einen mit Röhrenschaltung ...
Mit "unity gain stable" hat diese Schaltung nichts am Hut. Die Schaltung ist extrem niederohmig und eine Phasendrehung von 180° würde erst im zweistelligen MHz-Bereich auftreten und für diesen Frequenzbereich ist der OP sowieso "taub". Also alles im grünen Bereich. Bei einem Operationsverstärker in Röhrenschaltung sieht die Sache etwas anders aus ... (ich möchte nicht näher darauf eingehen, dann sitzen wir Weihnachten noch hier und Ostern hat noch gar nicht angefangen).
Ralf schrieb: > Merke: Eine starke Gegenkopplung > sorgt grundsätzlich für Stabilität und verringert die Schwingneigung! Genau das Gegenteil ist der Fall. Lies den Tietze/Schenk oder irgend was anderes zu dem Thema, z.B.: https://www.tu-ilmenau.de/fileadmin/media/mne_ess/IEP_V6_Dyn_Verhalten_OPV.pdf Im Übrigen ist das Thema Virtual Ground uralt. Lies doch mal: http://tangentsoft.net/elec/vgrounds.html insbesondere den Absatz: "Capacitors on the Output of a Virtual Ground Driver" und diesen Thread: Beitrag "3 Kanal Kopfhörerverstärker mit OPA2134 verzerrt"
Ich habe mir alle Links, die ArnoR mir empfohlen hat durchgearbeitet. Dabei handelt es sich meistens um Frequenzverarbeitung oder "relativ hohe" Impedanzen, beides trifft bei der symmetrischen Spannungsversorgung mit dem TCA 365 so gut wie nicht zu. Erst der Beitrag "Capacitors on the Output of a Virtual Ground Driver" hat mich beeindruckt und kleinlaut gemacht. Vielleicht war es nur Zufall, dass die Schaltung bei mir auf Anhieb funktionierte. Letztendlich ging es in diesem Thread um Eikes Problem (siehe erster Beitrag). Darauf hin hat am 12.02.2006 um 17.25 Uhr Thomas Pototschnig die gleiche Idee mit der virtuellen Masse, eben nur mit Worten beschrieben. Direkt darauf (17.57 Uhr) antwortete Eike mit einer Erfolgsmeldung. Also scheint diese Art von Schaltung tatsächlich funktioniert zu haben. Ich habe lediglich diese bewährte Schaltung mit dem TCA 365 und den Bauteilewerten zu Thomas' und Hewlett's Vorschlag geliefert. Dennoch ist diese Schaltung, insbesondere nach ArnoR's berechtigten Einwand, mit Vorsicht zu genießen. Apropo genießen, muss jetzt runter zum Abendbrot und Danke für die interessanten Infos.
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