Operationsverstärker an CMOS

Hallo,

ich möchte meinen Temperatursensor an einen CMOS IC (evtl. 4001, bin mir noch nicht sicher) koppeln. Ab einer bestimmten, einstellbaren Temperatur soll am Eingang des IC logisch

0 anliegen, darunter logisch 1 . Die LED soll den Schaltzustand anzeigen.

Dazu habe ich folgende Schaltung entworfen:

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Der Teil des Sensors funktioniert bereits ohne Probleme. Könnte man dies so realisieren?

Den OPV und den Mosfet habe ich gewählt, da ich diese in meiner Kiste habe und somit nichts neues kaufen muss.

Danke für Eure Hilfe.

MfG Jan

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Jan Beschorner
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Jan Beschorner schrieb:

Ja, könnte man - aber es wird nicht funktionieren, denn:

...der BF 245 ist kein MOSFET, sondern ein (selbstleitender) JFET. Der würde hier immer leiten (und die Gate-Kanal-Diode würde den OP auch ganz gut belasten...).

Warum nimmst Du nicht einen "stinknormalen" [tm] NPN-Transistor? Vom OP-Ausgang zur Transistorbasis empfiehlt sich neben dem üblichen Spannungsteiler dann noch eine Z-Diode in Reihe, da der Ausgang des 741 nur bis auf ca. 2V herunter kommt.

Viel Erfolg,

--
Dipl.-Ing. Tilmann Reh
Autometer GmbH Siegen - Elektronik nach Maß.
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Tilmann Reh

Jetzt wo du das schreibst, fällt mir das auch auf :-(

Jetzt mit "normalem" Transistor...

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So sollte es dann funktionieren hoffe ich.

MfG

Jan

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Jan Beschorner

Hallo Jan,

Je nach Anforderung an die Genauigkeit reicht sehr wahrscheinlich, wenn Du mit dem NTC und Deinem Poti einen Spannungsteiler bildest, dessen Abgriff dann an die Eingänge (CMOS lässt man ungern offen hängen) legen. Damit das ganze dann im Schaltpunkt nicht herumfliegt kannst Du noch eine kleine Hysterese einbauen, indem Du ein weiteres Gatter als Inverter hinterherschaltest und dann mit einem hochohmigen Widerstand zurück auf den Spannungsteiler führst. Dann hast Du noch zwei Gatter übrig, die parallel geschalten lustig eine LED zum leuchten bringen. Ergo: NTC, Poti, Widerstand, LED und 4001 in jeweils einfacher Ausführung. Was willst Du mehr?

Martin

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Martin Schönegg

Hallo Jan,

Der Opamp kann die LED auch direkt treiben und der FET kann daher in der Kiste bleiben und auf interessantere Aufgaben warten. Falls eine Begrenzung auf 5 V am Ausgang notwendig ist so geht das auch mit einem Spannungsteiler oder R+Zenerdiode. Falls eine Inversion notwendig ist kann man dies auch durch Vertauschen der Brückenzweige erreichen. IIRC sollte man das Gate des FET auch nicht unbedingt mit + 12 V ansteuern weil dann ja dessen Diode leitet - oder irre ich mich in der Polarität?

Das Grafik im PDF könnte auch grösser sein und die ganze Seite ausfüllen.

HTH

Bernd Mayer

--
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Bernd Mayer

Hallo Jan,

Der Opamp kann die LED auch direkt treiben und der FET kann daher in der Kiste bleiben und auf interessantere Aufgaben warten. Falls eine Begrenzung auf 5 V am Ausgang notwendig ist so geht das auch mit einem Spannungsteiler oder R+Zenerdiode. Falls eine Inversion notwendig ist kann man dies auch durch Vertauschen der Brückenzweige erreichen. IIRC sollte man das Gate des FET auch nicht unbedingt mit + 12 V ansteuern weil dann ja dessen Diode leitet - oder irre ich mich in der Polarität?

Die Grafik im PDF könnte auch grösser sein und die ganze Seite füllen.

HTH

Bernd Mayer

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Bernd Mayer

Ich brauche die Invertierung für die nachfolgende Logik. In meinem Schaltplan ist diese noch nicht drin, nur das 1. NOR. Ich bin mir diesbezüglich noch nicht so sicher, wie es weitergeht. Die LED ist auch erforderlich, es soll der Zustand des Temp-Sensors angezeigt werden. Ich werde wohl den FET durch eine NPN ersetzen. Wie in meinem anderen Posting beschrieben.

Danke für den Tip. Ich werde es versuchen, habe den passenen Schalter im Programm noch nicht gefunden.

MfG

Jan

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Jan Beschorner

Hallo Jan,

der Opamp hat doch schon einen Ausgangstransistor und kann ausreichend Strom für eine LED liefern - wozu also noch ein zusätzlicher Transistor? Ein Vorwiderstand sollte doch reichen - oder?

CMOS funktioniert auch mit 12 V, dann kann man evtl. die Stromversorgung vereinfachen.

HTH

Bernd Mayer

--
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Bernd Mayer

Hallo Bernd,

ich will durch den Transistor eine Invertierung des Signals erreichen. Ich könnte das ganze ja "umdrehen" und die +/- Eingänge des OPV vertauschen? So hier:

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? Die Z-Diode, um sicherzustellen, dass LOW richtig erkannt wird.

MfG

Jan

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Jan Beschorner

Jan Beschorner schrieb:

LED gegen Masse statt +

- Udo

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Udo Piechottka

Jan Beschorner schrieb:

Das wiederum kann auch nicht gehen, denn so machst Du aus der Mitkopplung (Hysterese) eine Gegenkopplung, der OP arbeitet dann als Verstärker. Das ist nicht, was Du willst.

Das mit der Z-Diode wird so auch nicht gutgehen, bedenke die verschiedenen Betriebsspannungen und denn bei Low-Signal quasi offenen CMOS-Eingang.

Das ist auch durchaus ein Sinn für die Verwendung des Transistors, egal ob die LED vom OP direkt getrieben wird oder nicht. Mit dem Transistor entkoppelst Du das Signal zwischen den beiden Betriebsspannungen, dann kann nichts passieren.

Ich schlage vor, Du verwendest "Logikneu", bevor Du mit einer "einfacheren" Schaltung größere Probleme bekommst.

--
Dipl.-Ing. Tilmann Reh
Autometer GmbH Siegen - Elektronik nach Maß.
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Tilmann Reh

Alles klar, ich werd´s so mal testen.

MfG

Jan

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Jan Beschorner

Hallo Jan,

die Hysterese zur Mitkopplung sollte dann auch noch an den nichtinvertierenden +Eingang angeeschlossen werden. Oder anders herum ausgedrückt die Mitkopplung bleibt und nur die beiden Brückenzweige werden vertauscht um das Signal des Opamp zu invertieren. Die LED kann man dann ja passend an V+ oder Masse anschliessen. Die CMOS-logik kann man auch mit 12 v betreiben, dann baraucht man keien Pegelanapssung und die Stromversorgung wird einfacher. Man kann genausogut einen 5 V Opamp (möglichst Rail to Rail) verwenden und die logik ebenfalls mit 5 V betreiben. Je weniger Bauteile desto zuverlässiger werden Schaltungen i.A. (dann ist die Ausfallwahrscheinlichkeit ja entsprechend geringer). Stromverbrauch, Volumen, Gewicht, Lötzeit, Fehlersuche, Kosten usw. sinken auch.

HTH

Bernd Mayer

--
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Bernd Mayer

Ich habs noch mal gezeichnet....

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Ich hoffe so funktioniert es. Ich werde beide Varianten mal testen.

Mfg

Jan

--
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"Bernd Mayer"  schrieb im Newsbeitrag
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Jan Beschorner

Jan Beschorner schrieb:

Nee, so geht's schon gar nicht :-(.

Jetzt, wo der 40xx mit 12V versorgt wird, muß natürlich auch dessen Eingang entweder 0 oder 12V bekommen. Das schafft der 741 aber schon alleine nicht, und mit der Z-Diode geht das nun ganz in die Hose (High-Pegel erreicht am 40er Eingang gerade mal ca. 5V).

Natürlich kann man die Schaltung auf minimalen Bauteilverbrauch etc. optimieren, aber angesichts Deiner Kenntnisse und der vorhandenen Bauteile (die Du ja gerne verwenden möchtest) halte ich den Ansatz mit dem Transistor nach wie vor für den in diesem konkreten Fall besten. Das wird funktionieren, und Du wirst mit dem Aufbau keine Probleme haben. Und Du verstehst, wie und warum das funktioniert. Später kannst Du die Schaltung ja nochmal optimieren :-).

Viel Erfolg,

--
Dipl.-Ing. Tilmann Reh
Autometer GmbH Siegen - Elektronik nach Maß.
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Tilmann Reh

Alles Klar! ich werde die Schaltung mit dem Transistor verwenden. Danke für deine Hilfe!

MfG

Jan

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Jan Beschorner

Tilmann Reh schrieb:

...natürlich genau andersrum (das kommt, wenn man zu schnell antwortet :-)): Bei Low am OP-Ausgang liegen am 40xx-Eingang noch ca. 7V an.

Ändert aber nichts an meiner Empfehlung :-).
--
Dipl.-Ing. Tilmann Reh
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Tilmann Reh

Hallo Tilmann,

so einfach nun auch wieder nicht :-( - siehe die genauen Werte für die Schaltschwellen des 4001 CMOS im Datenblatt:

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Als Opamp für single supply Versorgungsspannung kann man auch den LM358 verwenden um CMOS-Gatter direkt anzusteuern falls der Ausgangshub des

741 dafür nicht reichen sollte.
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HTH

Bernd Mayer

--
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Bernd Mayer

Bernd Mayer schrieb:

Ja, ich kenne die Schaltschwellen. Aber ein 4001 erkennt bei 7V am Eingang und 12V Betriebsspannung bestimmt kein "low". Außerdem wissen wir beide nicht, warum Jan die Logik mit 5V und den Sensorteil mit 12V betreibt.

Unter den gegebenen Umständen und den vorgegebenen Bauteilen halte ich den anderen Ansatz für sicherer, was die Erfolgsaussichten von Jan angeht.

Du und ich würden da sicher einiges anders machen. Aber das steht hier nicht zur Debatte.

--
Dipl.-Ing. Tilmann Reh
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Tilmann Reh

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