Problem Differenzverstärker (OP)

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Puer0
Ist häufiger hier

#1 erstellt: 06. Apr 2010, 15:49

Hi,

ich habe vor eine Ladeelektronik für einen Bleivliesakku zu bauen und da komme ich nicht drumherum auch den Ladestrom zu messen. Dies wollte ich mit Hilfe eines 0,22 Ohm Widerstandes und einem Differenzverstärkers realisieren. Zum experimentieren haben ich folgende Testschaltung aufgebaut:

Jetzt verhält sich der Differenzverstärker aber etwas komisch. Bis ca 5mV am Messwiderstand kommt die Verstärkung von 300 so ungefähr hin, aber ab ca. 5,5mV gibt der Verstärker schon seine max. Ausgangsspannung von ca. 10,7V aus. Habe schon rausgefunden, dass es an der Versorgungsspannung liegt, denn wenn ich diese auf 15V erhöhe, setzt dieser Effekt "später" ein. Kann mir jemand erklären warum das so ist? Anscheinend habe ich den OP noch nicht in allen Einzelheiten verstanden.
Sinn und Zweck des ganzen ist es bei einer Unterschreitung von ca. 35mA Ladestrom 2 MOSFETs zu schalten, also den einen Aus und den anderen Ein. Damit schalte ich zwischen zwei Widerständen um und kann so die Ladespannung verändern.
Für andere messtechnische Vorschläge bin ich natürlich gerne offen

MfG Puer0

Ultraschall
Inventar

#2 erstellt: 06. Apr 2010, 17:08

Hast Du das simuliert oder auch praktisch getestet?

Ein Problem kann sein das die Eingansspannung größer als die Speisespannung wird. Das ist nicht mehr im common-mode voltange range des OPV drin-siehe Datenblatt!
Du musst den Messwiderstand gegen Masse schalten und die 430Ohm? für was sind die drin? oder nur für die Simu? -gegen Plus.
(Der common-mode voltage range geht bis zur Spannung an Pin 4 -also ground.)

Grüße

tiki
Inventar

#3 erstellt: 06. Apr 2010, 18:12

Hallo,
man kann natürlich auf verschiedene Weise auch "über Kopf" messen, z.B. mit Differenzverstärkern mit Gain < 1, deren Referenzpotential man so legt, daß der nachfolgende Verstärker ein massebezogenes Signal sieht. Man kann auch, wie in den dedizierten Strommessschaltkreisen von Maxim, Linear & Co. je eine Konstantstromquelle bzw. einfacherweise einen Spannungsteiler pro Messwiderstandsanschluß nach GND ziehen, um in den CMR zurückzugelangen.
So etwas ähnliches habe ich "neulich"

in diesem PWM voice coil Antrieb realisiert.

[Beitrag von tiki am 06. Apr 2010, 18:16 bearbeitet]

Puer0
Ist häufiger hier

#4 erstellt: 08. Apr 2010, 15:27

@Ultraschall:
Habe es aufgebaut gehabt und simuliert. Die Simulation hat sich ähnlich dem Aufbau verhalten.
Der 430 Ohm Widerstand dient nur dazu, dass ich mit dem Labornetzteil die wenigen mV am 220 Ohm Widerstand einstellen kann. Bei der Ladeelektronik ist dieser Widerstand dann der Bleivliesakku. Leider kann ich aus Schaltungstechnischen Gründen den Widerstand nicht gegen Masse schalten, da der Strom sonst auch durch diesen fließt, wenn der Akku als Quelle genutzt wird. Dies würde zu unnötigen Verlusten führen und eventuell sogar den Widerstand "durchbrennen". Die Ladeelektronik soll nämlich in meine portable Soundanlage verbaut werden.
Bei der Simulation habe ich festgestellt, dass die Testspannung mindestens 1,15V unterhalb der Versorgungsspannung liegen muss, damit die Schaltung funktioniert. Meinst du das mit dem common-mode?!

@tiki:
Obwohl ich Elektrotechnik studiere verstehe ich nicht wirklich was du meinst ^^

@all:
Gibt es für mein Problem nicht ne einfache Messtechnische Schaltung? Habe zwar ein paar Grundlagen in Elektronik, aber gerade bei solchen Messungen und so fehlen mir Schaltungen bzw. Ideen.

MfG Puer0

[Beitrag von Puer0 am 08. Apr 2010, 15:45 bearbeitet]

pelmazo
Hat sich gelöscht

#5 erstellt: 08. Apr 2010, 16:29

Puer0 schrieb:

Bei der Simulation habe ich festgestellt, dass die Testspannung mindestens 1,15V unterhalb der Versorgungsspannung liegen muss, damit die Schaltung funktioniert. Meinst du das mit dem common-mode?!

Ja. In dem Datenblatt das ich habe (vom LM258) steht als Grenze 1,5V unterhalb der positiven Versorgungsspannung. Wenn das nicht eingehalten wird kannst Du nicht damit rechnen daß der Baustein wie erwartet funktioniert.

Du hast zwei Möglichkeiten:

Die Schaltung so ändern daß diese Bedingung eingehalten wird

Einen anderen Baustein finden der von seinen Einschränkungen her auf Deine Schaltungssituation paßt

Puer0
Ist häufiger hier

#6 erstellt: 08. Apr 2010, 16:58

Der L200 benötigt ja sowieso eine Eingangsspannung die 2,5V über der Ausgangsspannung liegt, in meinem Fall also mind. 17V (bei 14,5V Ausgang). Betreiben werde ich die Schaltung ja mit einem 19V Netzteil. Soweit ich das Datenblatt verstehe kann ich den OP mit einer Versorgungsspannung von bis zu 32V betreiben. So könnte ich doch die 19V als Versrogungsspannung für den OP nehmen oder?! Ich möchte mich allerdings nicht auf ein Netzteil festlegen, sondern gerne den ganzen Spannungsbereich von 17-30V ausnutzen können. Ab 17V Netzteilspannung dürfte das aber doch keine Rolle mehr für den OP in Zusammenhang mit meiner Schaltung spielen oder!? Also z.B. wenn ich nen 24V Netzteil verwende.

MfG Puer0

Fempto
Stammgast

#7 erstellt: 08. Apr 2010, 18:37

Hi,

So könnte ich doch die 19V als Versrogungsspannung für den OP nehmen oder?

Natürlich, das geht.

http://s10.directupload.net/file/d/2123/xj7suhft_pdf.htm

so in etwa meinte ich das, R2,R3,R8 müsste man noch dimensionieren für die beiden Spannungen 14,5V und 13,7V
Allerdings sollte noch zum Akku hin eine Diode rein, damit der sich nicht bei fehlender Versorgung entlädt.
Einmal Tiefentladen => Akku hinüber.

Ultraschall
Inventar

#8 erstellt: 08. Apr 2010, 20:44

probier mal einen NE5532. der hat die emitter der npn-eingangsstufe gegen minus und geht somit höher an plus ub ran.
oder suche mal nach "rail to rail" opvs. das rail to rail bezieht sich in diesen fall auf den eingang. wenn der ausgang das auch macht schadet das nicht, ist aber nicht zwingend nötig.

[Beitrag von Ultraschall am 08. Apr 2010, 20:47 bearbeitet]

tiki
Inventar

#9 erstellt: 09. Apr 2010, 09:29

Hallo,

Puer0 schrieb:

@tiki:
Obwohl ich Elektrotechnik studiere verstehe ich nicht wirklich was du meinst ^^

hmm, ich hielt meine Aussage doch tatsächlich für einfach verständlich...
Vermutlich erschlägt Dich

diese Fülle von Anregungen? Jedenfalls findet man dort mehr als ausreichend Informationen zur Realisierung Deiner Aufgabe. Etwas schade, ein E-Technik-Studi sollte eigentlich diesen oder ähnliche links in kürzester Frist finden, oder? Und, ähem, Lothar, ein Studi soll gefälligst nicht probieren, sondern synthetisieren, nicht wahr?8)

Puer0
Ist häufiger hier

#10 erstellt: 09. Apr 2010, 14:50

@tiki:
Vielen Dank für das schöne Dokument :). Haben im Studium halt nur 2 Semester Elektronik und bei den OP's haben wir gerade mal die Grundlagen behandelt.

@all:
Ich werde einfach die Versorgungsspannung des OP auf 19V erhöhen. Muss dann am wenigsten ändern und hat beim Probeaufbau auch wunderbar funktioniert. Ich habe mal meinen Schaltplan mit Multisim erstellt. Ist zwar etwas gequetscht, hoffe aber, dass es trotzdem noch halbwegs übersichtlich ist. Mit welchen Programm erstellt ihr eigentlich eure Schaltpläne? Sehe hier eigentlich hauptsächlich die gleiche Art von Zeichnungen.

Beschreibung:
Diese Ladeelektronik ist quasi das Bindeglied zwischen äußerer Eingangsspannung (Uein) dem Akku und dem Audioverstärker.
Die Anschlüsse 1-5 sind die Pins des L200.
R1, R2, R3 und R6 sind Potis, die nehmen in Multisim allerdings immer so viel Platz weg, deswegen hier als gewöhnliche Widerstände gezeichnet.
A: Spannungsversorgung des Verstärkers
B: + Pol des Akkus
C: LED Laden
D: LED Laden beendet
Q3 dient dazu die Batterie vom Verstärker zu trennen, sobald am Eingang (Uein) ein Spannung anliegt. Der Verstärker wird dann mit den 12V des Festspannungsreglers versorgt und der Akku geladen.

Falls ihr noch Verbesserungsvorschläge habt oder Fehler entdeckt, immer her damit. Auch für Kritik, ob positiv oder negativ, bin ich gerne offen

Vielen Dank für eure vielen Anregungen!
MfG Puer0

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