Schwingt das, oder schwingt das nicht....

...das ist hier die Frage.

Und zwar geht es um diese Schaltung:

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Der Komparator ist beliebig, Rail2Rail.

Das Ganze stammt aus einer Messtechnik-Aufgabenstellung von unserem Dozenten. Ziel ist eine kapazitive Füllstandsmessung, indem sich C1 verändert. In der Aufgabe funktioniert das auch unter der Annahme, dass die Diode und der Komparator ideal sind.

In real hätte ich jetzt aber gesagt, dass die Schaltung nicht schwingen wird, da sich die Schwelle auf Ausgangsspannung/2 verschiebt, der Kondensator sich aber gegen Ausgangsspannung entlädt und damit die Schwelle nie erreicht. (Abgesehen davon fliesst kurz recht viel Strom.)

LTSpice ist der Meinung das würde trotzdem funktionieren, und ich versteh nicht so ganz wie. Einzige Erklärung: der Eingangswiderstand vom Komparator ist so klein, dass dieser die Entladung unter die Schwelle bewirkt.

Ich hab grad leider keinen passenden Komp, und mein Oszi ist hinüber, sonst würd ich das mal kurz aufbauen.

Was meint ihr, geht das, oder nur ab und zu mit Glück und bei Vollmond?

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Stephan Urban
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"Stephan Urban" schrieb im Newsbeitrag news:4592ce4d$0$22368$ snipped-for-privacy@news.freenet.de...

If Vos des OpAmp > 0, ist am Anfang (+) bei 0V und (-) bei 0V und der Ausgang geht auf +5V, es startet also. ist Vos des OpAmps < 0, und am Anfang ebenfalls (+) bei oV und (-) bei 0V bleibt der Ausgang auf 0V und nicht startet.

Leg mal R2 auf VCC/2 (und den C gleich mit).

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MaWin

Stephan Urban schrieb:

Wenn er nicht Rail2Rail wäre, könnte das IMHO auch wirklich nicht funktionieren.

Ich teile Deine Bedenken. Da der Komparator aber Rail2Rail ist, ist die Ausgangspannung beim Entladen 0 und die Schaltschwelle ebenfalls. Der Kondensator entlädt sich also zuerst hauptsächlich über die Diode, bis deren Vorwärtsspannung erreicht ist, dann nur noch über den Widerstand bis auf 0.

Die Frage ist: Wie lange dauert das?

Dabei geht LTSpice auch von idealen Parametern des Konmparators aus. Aber ist der wirklich absolut Rail2Rail und verhält sich sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig bis zu den Rails korrekt?

Klar, LTSPice glaubt das, schliesslich ist der dargestellte Komparator auch von LT :-) .

Lass Dir doch mal von LTSPice die Spannungsverläufe und die Ströme anzeigen. Dann müsste man rauskriegen, wie Spice sich das vorstellt.

Auf jeden Fall würde ich der Schaltung nicht weiter trauen, als ich sie werfen kann. Ich würde einen Widerstand R3 mit 1k einbauen, der von der Verbindung zwischen R1 und R2 noch V1 geht. Man hätte dann Schaltschwellen von 0,67*V1 und 0,33*V1.

CU, Christian

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Christian Treffler

MaWin schrieb:

d?

Ich w=FCrde sagen, das Teil schwingt in der Realit=E4t aber nicht in der Theorie.

Der Kondensator muss zu Start ein wenig geladen sein. (statische elektrizit=E4t, Restwerte, Einstreuung, etc.)

Da der Kondensator entladen wird, f=E4llt die Spannung am invertierten Eingang ab und der Ausgang des OpAms f=FCllt den Kondensator dann. So schwingt das Teil ein und sowohl die Wiederst=E4nde, als auch die Kondensatoren bestimmen die Frequenz. Die Diode begrenzt die Spannung und stabilisiert so.

OpAmps schwingen nach Erfahrung mit viel zu geringer R=FCckkoplung oder gar keiner, von selbst. Mit 1k ist die R=FCckkoplung OK, sodass das Teil k=F6nnte auch ohne den Aufwand anfangen k=F6nnte zu schwingen. Ich weis jetzt nicht wie der LT1721 auf die Einschaltspannung reagiert und wie die R=FCckkoplung/Mittkoplung bei diesem Typ wirkt. Probleme habe ich mit der doppleten R=FCckkoplung, die f=FCr mich diese Schaltung so unberechenbar macht.

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Stefan Engler

Stephan Urban schrieb:

Sicher, dass der OP in der Originalschaltung nicht mit +-5V versorgt wird? Theoretisch hängt es extrem vom input-offset des Komparators ab, ob es funktioniert oder nicht.

Michael

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Michael Rübig

Stephan Urban schrieb:

Sicher, dass der OP in der Originalschaltung nicht mit +-5V versorgt wird?

Wenn es ein Rail2Rail-Komparator ist, dann hängt in einem Fall der Ausgang auf 0V. Damit der Komparator aus diesem Zustand wieder rauskommt, muss die Spannung am -Eingang unter 0V sein. Wie soll das gehen? In der Praxis wirds dann u.a. vom Eingangs-Offset abhängen, ob es funktioniert.

Michael

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Michael Rübig

"Stephan Urban" schrieb im Newsbeitrag news:4592ce4d$0$22368$ snipped-for-privacy@news.freenet.de...

Hallo Stephan,

Sogar mit idealem Komparator funktioniert diese Schaltung nicht. Stellt dir vor der Ausgang ist auf 0mV gekippt. Nach welcher Zeit kann dann die Spannung am C unter 0V gehen, damit der Ausgang auf +5V kippt? Die Antwort ist nie!

Es funktioniert in LTspice mit dem LT721, weil der Ausgang nur auf

240mV heruntergeht (+Eingang dann 120mV) und der C durch den Eingangangsstrom des LT1721 entladen wird. (Laut Datenblatt müsste da aber Strom herausfließen=Laden!)

Wie schon von Anderen erwähnt gehört da ein zusätzlicher Widerstand vom

+Eingang nach VCC um die Schaltschwelle anzuheben. Die Diode ist unnötig wie Kropf und verschlechtert die Stabiltät/Genauigkeit der Schaltung um Dekaden, da die Endspannung am C damit sehr stark von der Schaltzeit des Komparators abhängt.

Gruß Helmut

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Helmut Sennewald

Hallo Stefan,

Ich würde sagen, das Teil schwingt in der Realität aber nicht in der Theorie.

Nee, wie Manfred schon geschrieben hatte. Im Schaltplan war der Fehler nur der, dass der Komparator single ended betrieben wird. Dann gehts nur, wenn der Offset über der Diodenspannung liegt. Das dürfte seltenst der Fall sein. Warum das mit Spice klappt ist einfach: SPICE simuliert immer nur so gut, wie die zugrunde liegenden Modelle ;-)

Marte

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Marte Schwarz

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