Problem mit Analogschalter

Der OP sieht bei niederohmigem Analogschalter den Kondensator und das könnte ihn zum Schwingen bringen. Kleiner Kondensator also günstiger, dann aber wieder Probleme mit Charge-Injection des Analogschalters. Welche OPs werden verwendet ?

MfG JRD

"Rafael Deliano" schrieb

Dann schau ich mir das nochmal genauer an. Ein Kurzschluß ist es nicht, ich hab alles mit einem Multimeter durchgemessen.

Ich verwende einen OPAx344. Ich habe mich an das Kapitel zu Sample&Hold im Tietze-Schenck gehalten.

Meiner erster Versuch war ein Mosfet als Schalter. Das hat ganz gut funktioniert. Damit der erste OP nicht schwingt, musste ich einen 100 Ohm Widerstand in den Signalweg schalten. Der cd4066b ist recht hochohmig und es funktioniert ohne Widerstand.

Der Schalter von TI ist sehr niederohmig, hier werde ich den Widerstand wieder brauchen. Trotzdem sollte das Signal nicht am Ausgang anliegen, wenn der Schalter sperren soll. Dann gehe ich einfach mal davon aus, ich hab das IC gegrillt.

Danke für deine Hilfe, Tilo

Warum willst du einen mit einen niedriegn Widerstand verwenden, um dann doch einen großen in Reihe zu schalten?

Andreas

"Andreas Ruetten" schrieb

Ich will nach Möglichkeit einen kleineren C verwenden. So habe ich einen Freiheitsgrad mehr.

Bis dann, Tilo

Würde sich schon eignen. Handelsüblicher ( Reichelt ): TS912 ( dual ) TS914 ( quad ). Da ist die Eingangsspannung etwas beschränkter und er treibt etwas weniger Strom. Der LMC662 hätte eine stärkere Ausgangsstufe, aber manchmal Schwingneigung und gibts auch nur bei Bürklin.

Das ist die Simpelschaltung:

---------+ +---------+ | | | | | | +--|- \ | -| - \ | | >-+-- | >-+- Schalter --+--|+ / --| + / | C | GND

Etwas flotter:

--------------------+---------+ | | | | +--|- \ | -| - \ | >-+-- | >- Schalter -+--|+ / --| + / | C | GND

Der erste OP geht aber in Sättigung wenn Schalter OFF. Funktioniert zwar, aber nicht optimal. Man kann deshalb dann die Rückkopplung auftrennen: ---------+-Schalter--+---------+ | | | | | R=10k +--|- \ | -| - \ | | >-+-- | >-+ Schalter -+--|+ / --| + / | C | GND

Wenn Schalter OFF folgt er also der Eingangsspannung wie in der ersten Version.

Ehedem als Analogschalter noch teuer waren gabs wohl auch eine Variante mit zwei gegengekoppelten Dioden in der Rückkopplung des ersten OP:

---------+-----R=10k--+--------+ | | | | | A K | | | K A +-|- \ | -| - \ | | >-+-- | >-+ Schalter -+--|+ / --| + / | C | GND

MfG JRD

Hallo Rafael,

Was sit daran flotter? Die tatsache, dass der OP1 in Sättigung fährt, macht das sicher nicht schneller, oder hab ich was übersehen?

genau und wozu dann die doppelte Rückkopplung?

Marte

Der Analogschalter (und der Ausgangswiderstand des ersten OP) bilden mit dem Speicherkondensator einen Tiefpaß. In der ersten Schaltung folgt der Ausgang von OPV1 der Eingangsspannung und das RC-Glied ist rein passiv. Hier muß die Abtastzeit mindestens 7 \tau sein, wenn man auf 0.1% genau abtasten will.

In Variante 2 gibt OPV1 einfach etwas mehr Saft, so lange der Kondensator noch nicht weit genug aufgeladen ist. Außerdem wird so auch gleich die Offsetspannung von OPV2 kompensiert.

XL

Hallo Axel,

Nur dann, wenn die Abtastung sehr knapp am Nyquistkriterium liegt. Bei höheren Abtastraten und Synchrondemodulation ist der Abtastwert immer sehr nah beim alten und man kann nach SC-Logik ein Filterglied errechnen, welches nicht wesentlich stören sollte.

Toll, so kann man das auch nennen, wenn der in Übersteuerung hängt. Und dann hoffen, dass der OP schnell genug sich fängt, ja... Überzeugt mich noch nicht wirklich.

Marte

Legt darauf jemand Wert ? Ich habs für Tilo Lutz nicht für Marte Schwarz eingetippt. Konkrete Vorschläge für Schaltungen sind immer aus irgendeiner Richtung angreifbar. Weshalb bestimmte Leute sich ja selten darauf einlassen was Substantielles beizutragen.

MfG JRD

Hätte, wäre, wenn.

Eine S&H Stufe muß unter *allen* sinnvollen Bedingungen funktionieren. Also z.B. auch, wenn das Signal einen vollen Sprung macht. Wenn du auf bestimmte Sonderfälle hinaus willst, dann sag das vorher.

Wovon zum Geider redest du? Daß OPV1 in der Hold-Phase übersteuert wird? Deswegen baut man das ja auch nicht *genau* so, sondern schafft für OPV1 einen separaten Gegenkopplungspfad. z.B. so wie Rafael das schon gezeigt hat. Entscheidend für das "schneller" ist die Gegen- kopplung auf den Treiber-OPV.

XL

Hallo Axel,

Sinnvoll sind die Bediingungen selten, wenn Nyquist nur gerade so erfüllt wird. Das dürfte real also eher der Ausnahmefall sein.

Ganz ruhig bleiben und nicht aufregen bitte.

Genau.

Rafael hatte geschrieben, dass diese (und wirklich explizit diese) Schaltung schneller werde. Das stelle ich in Zweifel. Über die anderen Verfahren diskutiere ich gar nicht. Hier geht es ausschließlich um die oben zitierte Schaltung, die IMHO nicht geeignet ist, das Siganl schneller in einer geforderten Genauigkeit abzutasten. Das kann in speziellen Situationen passen[1], aber nicht generell.

Marte

Ich habe erst die Standardschaltung dargestellt, dann als gängige, schnellere Verbesserung die Schaltung die vom 2. auf den 1.OP rückkoppelt und zwar in 3 Varianten. Dazu habe ich erst die simple Grundform gebracht anhand der wegen der geringen Anzahl von Teilen das Konzept leicht verständlich ist und dazu angemerkt, daß sie einen Pferdefuß hat aber verwendbar ist. Die 2. Variante mit zusätzlichem Analogschalter behebt diesen. Die 3. obsolete Variante mit Dioden ( die für 3V Betriebsspannung wenig Wert hat ) war für die Meckerer mit Argument "ich kanns auch einfacher" gedacht.

Ursprünglich wollte ich überhaupt nicht ASCII eintippen, sondern einfach einen Link auf alte ApplicationNote von Widlar bei National Semiconductor geben. Die hat NS aber nichtmehr im www weil der OP obsolet ist. Wenn ich aber ASCII eintippe dann schreibe ich keine Romane dazu, nur um jeden der gerne was missverstehen will ruhigzustellen.

MfG JRD

Hallo

Danke für die Beispiele, Rafael.

"Rafael Deliano" schrieb

Den hatte ich auch schon drin. Es geht um eine Studienarbeit und ich wollte noch ein wenig mit anderen Typen spielen. Ich habe von TI meine Analogschalter als Sample bezogen und desshalb auch einige andere Bauteile bei TI geholt.

Gibt es eigentlich fertig ICs, die ein S&H Glied beinhalten? Ich habe auf meiner Suche zwar ein paar Exemplare gefunden, allerdings brauchen die alle eine höhere Spannung. Ich habe nur 3,3V.

Ich habe eine S&H-Schaltung gefunden, bei der ein Integrator verwendet wird. Ich hoffe meine Ascii-Zeichnung ist erkennbar.

---------R1--+----+----R2---------------------------+---------+ | | | | A K | C | K A +-|+ \ | | | | >--+------- Schalter -------+-|- \ | --- +-|- / A K | >---+-------- | K A +-|+ / | | | +--------+ --- | R3 | ---

Ich haber versucht dieses Glied nachzubauen. Wofür ist R3? Ich habe R1=R2=10k, C=100n, Dioden=1N4148 verwendet. Der Ausgang liegt immer am oberen Anschlag. Warum?

Bis dann, Tilo

Hallo Tilo,

die Schaltung kenne ich, habe sie mal als Langzeitspeicher eingesetzt. Die Schaltung ist so genau, daß ich damit den Eingangsstrom des rechten OPs von wenigen pA messen konnte. Der Widerstand der Schalter wirkt sich hier nur auf den Ladestrom des C aus.

Es ist einiges zu beachten. In Reihe zum C hatte ich ein R geschaltet, um den Strom zu begrenzen und Stabilität zu gewährleisten, bei C=1uF waren es glaube ich R=1k, genau weiß ich's nicht mehr. Als Dielektrikum des C hatte ich Polypropylen gewählt, wegen Linearität und Polarisationseffekten. Als Schalter hatte ich CD4066 in T-Schaltung genommen wegen geringer Leckströme. Der linke OP war glaube ich TL071 und der rechte CA3140.

Das besondere Problem hier ist der sogenannte "Latch Up" des linken OPs, dafür sollten wohl die Dioden da sein. Das bedeutet, daß der OP bis zur Aussteuergrenze wegen Übersteuerung fährt und dort hängenbleibt. Ich hatte dieses Problem gelöst, aber anders als hier. R3 ist hier wohl zur Gegenkopplung des linken OPs gut, nur überzeugt mich die obige Variante noch nicht so ganz. Für den Ruhestromvorabgleich des linken OPs würde ich R3=R1//R2 wählen. Die Dioden sollten hier aber Latch Up durchaus verhindern. Ich könnte mal versuchen. meine Schaltung wiederzufinden, ist allerdings ewig lange her.

Diese Schaltung wird wegen Gegenkopplung über 2 Stufen leicht zum Schwingen neigen, also Scope hinten anschließen, Latch Up kann je nach OP auch passieren.

Was die Funktionsweise der Analogschalter betrifft, so würde ich mal in's Datenblatt schauen. CD4066 gingen hier sehr gut, sind auch schnell, der On-Widerstand geht hier nicht in die Genauigkeit ein.

mfg. Winfried

"Unser" Integrator arbeitet mit AD713 und ADG201 bzw. der Entsprechung von Harris (HI201 oder so), als Kondensator 33nF Folie, gewickelt.

Hallo Winfried,

Warum nicht beide aus der TL07x? Mit 1 k als Kondensatorabkopplung sollte der TL07x da auch gut damit klarkommen.

Genau. Das Latchup kann hier nie vorkommen. Der Gleichtakteingangsbereich ist durch die Dioden auf ungefährliche Werte begrenzt. Rechts ist der ohnehin immer auf Bezugspotential.

Das sehe ich jetzt weniger kritisch. Das bremst der C schon gut aus.

Kann ich nicht nachvollziehen, wie das passieren sollte.

Marte

Grundform mit Zeichnungsfehler behoben:

---------R1-------+----R2-------------------------------------+ | | | +---C-----+ +-|+ \ | | | >--+------- Schalter -------+-|- \ | +-|- / | | >---+- | | +-|+ / | | | +--------+ ---

In der Grund-Grundform entfällt auch der erste OP ( "current-booster" ), aber die Widerstände müssen dann sehr niederohmig sein.

Wenn Schalter ON würde der +Pin des ersten OP auf Masse laufen und sein Ausgang ebenfalls. Er würde auch nicht in Sättigung gehen, wenn Schalter OFF.

| +-|+ \ | >--+--- +-|- / A K | K A | | +--------+ | R3 | ---

Wenn man innen, wohl um die Geschwindigkeit zu verbessern, eine Verstärkung einbaut ( also statt der beiden Dioden ein Widerstand ) kann der OP wenn Schalter OFF ist in Sättigung gehen. Mit den Dioden ist es ein nichtlinearer Verstärker: bei Ausgang kleiner +/-0,8V sehr hohe Verstärkung ( d.h. wenn Schalter ON, +Pin tendiert dann zu GND ). Aber sonst klemmen die Dioden ab ( d.h. Schalter OFF ).

Soweit die Charge-Injection des Analogschalters mitmacht würde ich mit CMOS-OPs eher Richtung 100pF tendieren. Entweder Folientypen oder gute Keramik wie COG/NP0.

Hätte vermutet am unteren Anschlag: Integrator ist eine invertierende Schaltung. Bipolare Versorgung z.B.

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Gängig letztlich nichtmehr: S&H wurden für langsame sukzessive Approximations A/D-Wandler benötigt und waren bis in die 80er Jahre populär. Heute sind die A/D-Wandler auf den Controllern schon so schnell, daß externe S&H kaum noch Sinn macht. Bzw. A/D-Wandler und S&H werden integriert.

Schaltungsvorschläge für low-voltage S&H ab 1,5V würden sich Linear Technology Application Note 15 finden, aber relativ viel Bauteile.

MfG JRD

War keiner.

MfG JRD

So ist es jetzt *richtig* falsch. Das oben stimmt schon. Die Schaltung ist über alles ein invertierender Verstärker mit V = - R2 / R1. Die Eingänge des ersten OPV müssen vertauscht sein, weil der Integrator invertiert.

Bei geschlossenem Schalter liegen beide Eingänge von OPV1 auf 0V, der invertierende über R3, der nichtinvertierende über die Gegenkopplung. Der Ausgang von OPV1 weicht ebenfalls kaum von 0V ab, weil er ledig- lich Strom in das virtuelle Ground-Potential am invertierenden Eingang von OPV2 treibt. Alle Dioden sind somit gesperrt und wirkungslos.

Die Dioden klemmen den ersten OPV, wenn der Schalter offen ist. Die beiden ersten halten den OPV-Eingang um +/- eine Flußspannung von GND. Die beiden anderen halten den Ausgang von OPV1 um +/- eine Flußspan- nung von seiner Eingangsspannung.

XL