Modifikationen am DCG

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cm
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Re: Modifikationen am DCG

Beitrag von cm »

Ich denke auch das CM so was "im Handgelenk" hat und auch deshalb nicht ständig und immer alles versucht zu simulieren.
Hier wird gar nichts simuliert, zumindest nichts Dynamisches! Bevor ich den ganzen Mist samt lückenhaften Parametern stundenlang in PSpice o.ä. eingebe, löte ich lieber drei Prototypen zusammen und optimiere den, der am besten spielt. OK, beim DCG hätte es ruhig einer mehr sein können.

Im neuen Elektor steht eine ganz amüsante Geschichte über den Messgeräte-Recycler Helmut Singer drin. Der hatte mal einen Letztsemester-Studi eingestellt, um wertvolle Sachen zu reparieren. Grandioses Scheitern: Der Studi hatte versucht, den Fehler in einem defekten Messgeräte-Schaltnetzteil durch Simulieren der kompletten Schaltung unter Lastbedingung zu finden. Dazu musste er sich erstmal eine neue DLL schreiben, um den hochkomplexen Simulator an sein Linux anzupassen, und hat dann nächtelang den einen oder anderen Bauteil-Parameter geändert, um zu sehen, ob das simulierte Fehlerbild vielleicht mit dem tatsächlichen übereinstimmt. Auf die Idee eines simplen Windungsschlusses im Übertrager kam er trotzdem nicht, weil so etwas im Simulator nicht vorgesehen ist. :P

Die Praxis ist also durch nichts zu ersetzen. Der Wissenschafts-Autor Christoph Drösser schreibt in einem seiner Werke, das man 10.000 Stunden Erfahrung in einem konkreten Fachgebiet braucht, um sich zur Experten-Elite zu zählen. Die krieg' ich nur zusammen (dann allerdings locker), wenn ich sämtliche meiner IT- und Elektronik-Disziplinen zusammenzähle - im Grunde genommen bin ich in den einzelnen beim c't-Lab relevanten Fachgebieten (etwa AVR- oder FPGA-Programmierung, Regelungstechnik, Analog-Design, Platinenlayout) bestenfalls talentierter Anfänger oder Amateur. Es ist ja noch nicht einmal mein Beruf - der besteht darin, sich verständlich auszudrücken.

Allerdings half die breite Streuung durchweg bei den hier ziemlich "interdisziplinären" Designs - ich weiß immer halbwegs, was auf der jeweils anderen Seite geht und was nicht. Es ginge sogar eine Menge mehr - die Designs wären dann womöglich viel leistungsfähiger gewesen, hätten dann aber nicht die Forderung nach passabler Nachbausicherheit und Bauteile-Beschaffbarkeit* erfüllt.

* Was gibt es in Fernost für tolle Bauteile, wenn man mindestens 100.000 davon kauft...
Carsten Meyer

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Re: Modifikationen am DCG

Beitrag von Roddot »

Danke an CM für das erfrischende Statement!

Alter Lehrmeisterspruch:
"Die Technik wurde nicht wirklich verbessert aber anders um Lieschen Müller zu genügen"


Aber ich denke die Eingangsschutzgeschichte ist im Sinne der Unterrichtung noch ungenügend abgehandelt.

Macht es wirklich einen Unterschied die beiden Dioden an Plus zu "hängen" anstatt an Plus und Minus?
Im Falle Dc und Transienten?
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Re: Modifikationen am DCG

Beitrag von psclab38 »

Roddot hat geschrieben: Aber ich denke die Eingangsschutzgeschichte ist im Sinne der Unterrichtung noch ungenügend abgehandelt.

Macht es wirklich einen Unterschied die beiden Dioden an Plus zu "hängen" anstatt an Plus und Minus?
Im Falle Dc und Transienten?
Auf welche Schaltung beziehst Du Dich?
Wenn Du das Schaltbild von EXA im vierten Posting dieses Threads meinst, dann mußt Du genau hinschauen: Die beiden Dioden gehen nach Pin 8 bzw. Pin 4 des OPs, und das sind die positive und die negative Versorgungsspannung; und nicht beide nach "+". Das wird im Text dazu eigentlich auch klar:
amd-65 hat geschrieben:Gegebenenfalls sind auch noch zwei Dioden von U5-5 nach +15V/-15V erforderlich.
Das Schaltbild ist leider nicht ideal; das dürfte daher kommen, daß es ein Screenshot ist. Das "+" ist das "Kreuz", an dem man das Bauteil in Eagle mit der Maus anfassen kann. Gedruckt dürfte das verschwinden.

Beide Dioden nach "+" ist in der Tat nicht besonders sinnvoll. Immerhin ist der "Arbeitsbereich" dieses OPs im Bereich von 0V. Diese Schutzschaltung ist aber nur erforderlich, wenn Du die Sense-Eingänge herausführst und einen Verdrahtungsfehler an der Last machst, nämlich "Out-" nicht an der Last an "Sense Out-" anschließt.
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Re: Modifikationen am DCG

Beitrag von Roddot »

psclab38 hat geschrieben: Das Schaltbild ist leider nicht ideal; das dürfte daher kommen, daß es ein Screenshot ist. Das "+" ist das "Kreuz", an dem man das Bauteil in Eagle mit der Maus anfassen kann. Gedruckt dürfte das verschwinden.

Beide Dioden nach "+" ist in der Tat nicht besonders sinnvoll. Immerhin ist der "Arbeitsbereich" dieses OPs im Bereich von 0V. Diese Schutzschaltung ist aber nur erforderlich, wenn Du die Sense-Eingänge herausführst und einen Verdrahtungsfehler an der Last machst, nämlich "Out-" nicht an der Last an "Sense Out-" anschließt.
Die Sense-Eingänge gehören natürlich nach draußen!
Meinetwegen zwei Kabelsätze, einmal im Stecker brücken und einmal mit Sense herausgeführt.
Wir wollen ja nicht nur unsere Lötkünste zusätzlich "ausregeln". (KÖNNEN)

8,4 ist Eindeutig, das meine ich nicht ich meine die HF bei Transienten wie die auf den OPAmp in der Praxis wirkt.
Auch haben die heutigen Germanium Ersatzdioden (Schottky) ein recht großes C und L wo ich mich doch frage wo der Vor- Nachtei liegt im bezug auf Germanium für so was.

Für transienten und DC dürfte die Kurzschluss Kapazität(en) zwischen Plus/Minus schon einen Unterschied machen wenn wir einen Differenziellen-Eingang annehmen.
Auch finde ich in diesem OpAmp Zusammenhang den Begriff virtuelle Masse sehr missverständlich.
Es suggeriert da kann nicht passieren.
Ich habe da noch nie wirklich Massenpotenzial messen können und das Messen mach ich schon länger... Wer viel m... klar!

Die Wirkung auf "differenziellen" OPAmp Eingang mit virtueller Spannung müsste da doch auch theoretisch Unterschiede aufzeigen und das kann in der Praxis schon wichtig sein. (A must know; Not only nice to Know)
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Re: Modifikationen am DCG

Beitrag von psclab38 »

Roddot hat geschrieben:Die Sense-Eingänge gehören natürlich nach draußen!
Meinetwegen zwei Kabelsätze, einmal im Stecker brücken und einmal mit Sense herausgeführt.
Wir wollen ja nicht nur unsere Lötkünste zusätzlich "ausregeln". (KÖNNEN)
Das ist schon richtig so. Aber ich weiß ja nicht, ob Du's auch so gemacht hast.
Roddot hat geschrieben:8,4 ist Eindeutig, das meine ich nicht ich meine die HF bei Transienten wie die auf den OPAmp in der Praxis wirkt.
Auch haben die heutigen Germanium Ersatzdioden (Schottky) ein recht großes C und L wo ich mich doch frage wo der Vor- Nachtei liegt im bezug auf Germanium für so was.

Für transienten und DC dürfte die Kurzschluss Kapazität(en) zwischen Plus/Minus schon einen Unterschied machen wenn wir einen Differenziellen-Eingang annehmen.
Auch finde ich in diesem OpAmp Zusammenhang den Begriff virtuelle Masse sehr missverständlich.
Es suggeriert da kann nicht passieren.
Ich habe da noch nie wirklich Massenpotenzial messen können und das Messen mach ich schon länger... Wer viel m... klar!

Die Wirkung auf "differenziellen" OPAmp Eingang mit virtueller Spannung müsste da doch auch theoretisch Unterschiede aufzeigen und das kann in der Praxis schon wichtig sein. (A must know; Not only nice to Know)
Äh, ehrlich, was willst Du eigentlich fragen? Welche Dioden in welcher Schaltung? Jetzt hast Du mich echt verloren. Vorher ging's noch um zwei Dioden nach Plus... wo kommen auf einmal Germaniumdioden ins Spiel?
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Re: Modifikationen am DCG

Beitrag von Roddot »

Der Eingangskreis könnte auch ein abgewandelter richtiger Instrumentenverstärker sein.

Da muss beides auf auf beide Seiten?

Germanium-Dioden wenig C weniger L als Shottkys also warum keine Germanium Dioden für die Schutzschaltung nehmen? Leckstrom?
Da ist die Spannung spezifiziert bei dem Transistor-Trick bin ich mir nicht sicher was da an Spannung stehen darf.
Man ist schnell aus dem Erlaubten Spannungsbereich heraus wegen der Spannung die über der Diode steht.
Generell was anderes nötig bei "Single-Supply" OpAmp's?

Die schönen Schaltbaren 4/5-pol-XLR passten nicht rein aber die Steckverbinder die früher am CB-Mikrofon hingen.
Meine waren um die 5 A Spezifiziert, ich dachte mir das reicht auch.
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Re: Modifikationen am DCG

Beitrag von psclab38 »

Da muss beides auf auf beide Seiten?
Was soll da wohin?
Tut mir leid, aber ich weiß immer noch nicht, was Du eigentlich fragst und worauf Du Dich jetzt beziehst. Anstatt genauer zu beschreiben, ziehst Du immer weitere Kreise. Ich kann Dir da nicht weiterhelfen. :cry:

PS: Ich wage noch einen letzten Schuß ins Blaue bzgl. der Transistor-"Trickschaltung":
max. Collector-Basis Sperrspannung aus dem Datenblatt z.B.
BC546/BC846: V(CBO) = 80V
BC547/BC847: V(CBO) = 50V
I(CBO)=15nA max (!, nicht nur typisch) @30V U(CB)
C(CB)=2.5pF

Wo ist da ein Problem? Und die Induktivität ist nur interessant, wenn ein signifikanter Strom fließt, was aber nur im Fehlerfall passiert. Da dürften dann aber die Anschlußdrähte dominieren.
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Re: Modifikationen am DCG

Beitrag von Roddot »

psclab38 hat geschrieben:
Da muss beides auf auf beide Seiten?
Was soll da wohin?
Tut mir leid, aber ich weiß immer noch nicht, was Du eigentlich fragst und worauf Du Dich jetzt beziehst. Anstatt genauer zu beschreiben, ziehst Du immer weitere Kreise. Ich kann Dir da nicht weiterhelfen. :cry:

PS: Ich wage noch einen letzten Schuß ins Blaue bzgl. der Transistor-"Trickschaltung":
max. Collector-Basis Sperrspannung aus dem Datenblatt z.B.
BC546/BC846: V(CBO) = 80V
BC547/BC847: V(CBO) = 50V
I(CBO)=15nA max (!, nicht nur typisch) @30V U(CB)
C(CB)=2.5pF

Wo ist da ein Problem? Und die Induktivität ist nur interessant, wenn ein signifikanter Strom fließt, was aber nur im Fehlerfall passiert. Da dürften dann aber die Anschlußdrähte dominieren.
Ich beziehe mich "nur" auf die "Absicherung" des "Eingangskreises" einer OpAmp Schaltung die nun mit der Außenwelt in Verbindung steht.
Somit dachte ich es ist klar was ich meine und Frage.
Natürlich zieht das weite Kreise. Aber das macht es doch immer. :D

Machen wir es systematisch und bleiben erst einmal bei der CM Schaltung mit 5532.
Ich halte das Gebilde aus U5b (+In gesteuert) und U5a (+In gesteuert) für eine Sonderform des Instrumentenverstärkers.
Um die Schaltung (Regelverhalten) nicht einseitig zu verändern dachte ich das alles was an U5b geändert wird auch an U5a gehört. Wir haben ja nun beide Eingänge in der Hand da kann ja alles an unliebsamen Spannungen in Frage kommen.

Ti schreibt im Datenblatt das der Eingangspannungsbereich niemals den Versorgungsspannungsbereich Überschreiten darf. (+-15V) sonst ist er tot! (Diode gegen +Ub bis 15,3V-15,7V 5532 tot)
Der erlaubte Nutzbereich "Eingangsspannungsbereich" ist aber mit nur +-12V angegeben.
Wir müssten also:
1. gegen Zerstörung des 5532 (auch a) absichern (<+-15V).
2. gegen verlassen des erlaubten Eingangsspannungsbereiches. (<+-12V)

Das wirkt auf mich als wenn die über Spannung (>+-15V ) schon alleine ausreicht um die Black-Box 5532 zu zerstören. "Und wir haben die Eingänge ja in der Hand" >Excessive input current will flow if a differential input voltage in excess of approximately 0.6 V is applied between the inputs, unless some limiting resistance is used< Sagt das Datenblatt.
Schaffen wir es die Spannung unter den +- 12,6Volt zu halten brauchen wir den (durch die) Black-Box Strom auch nicht zu begrenzen! ?
Macht der 5532 auch noch ein Phasendreher bei mehr Eingangsspannung (+-12V) ist die Regelung schnell ganz daneben. So ungefähr <36 Volt U-Sense sollten denn wohl gehen!?

Die Frage ist; wie schützen wir den 5532 vor Überspannung (durch Dioden oder wie auch immer) ohne Widerstände einbauen zu müssen. Dabei ist nach meinen Überlegungen eigentlich auf <+-12 zu begrenzen dann fließt auch kein Strom der hinterher wieder begrenzt werden müsste.

Und da ist nun die Frage wie kommen wir auf +(-) 12V und welche vor und Nachteile bieten die einzelnen Lösungen.
ESD-Schutz ist noch gar nicht behandelt, habe auch nichts im Datenblatt gesehen.
Ti zeichnet Transistoren zwischen den Eingängen Phi nur Dioden.

Die C's und L's der zusätzlichen Bauteile machen mich schon nervös, da ich nicht abschätzen/berechnen kann wie die (zB Lastabwurf) das Regelverhalten beeinflussen.
Die hängen doch voll mit in der Regelung.

Möglicherweise ist auch der unterschiedliche Spannungshub zwischen 5532a und 5532b dann letztlich doch ein Grund (zwei) andere OpAmp's zu nehmen.

Ich sehe also Grundsätzlich einen Diskussionsbedarf wenn wir die Sense Eingänge auch bis zu unseren angeschlossenen Schaltungen führen wollen.
Unfälle geschehen schnell mal und so ist das Thema ja gestartet worden; verpolte/verwechselte Ein- Ausgänge.
Ich bin halt mehr auf der Überspannungsschiene.

Allgemein müsste man das auch mal für Single-Supply OpAmp's (auch R to R I,O und IO) durchdenken; ist ja ein "Mehr-Weiss-Projekt" wie wir alle schon mal erlebt haben.

Ps
Über den Transistortrick muss ich nochmal länger nachdenken das Ti Blockbild zeigt was ähnliches.
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Re: Modifikationen am DCG

Beitrag von ompf »

1) zu den Sense-Anschlüssen: die Sense-Eingänge sind hochohmig. Du kannst Sense- mit Out- und Sense+ mit Out+ im Inneren des Gerätes über 100 Ohm-Widerstände verbinden und auf Buchsen legen. Dann kannst Du bei Bedarf immer noch Zuleitungen bis ca 20 Ohm kompensieren. Hochohmigere Kabel sind ja eher selten.

Die Widerstände dürfen drinbleiben, wenn Zuleitungen dran sind, denn die Spannung fällt ja an Zuleitung und Widerstand gleichermaßen ab.


2) U5b ist ein Spannungsfolger (Verstärker mit Verstärkung 1), U5a ist ein Differenzverstärker. Mit Instrumentenverstärkern hat das überhaupt nichts zu tun.


3) Transistoren sind die besseren Dioden, daher findet man auch im Inneren von ICs fast immer als Diode geschaltete Transistoren. Schottky und Germaniumdioden haben massig Leckstrom und sind daher als Überspannungsschutz völlig ungeeignet. Den Leckstrom kann man auch nicht in SW "ausregeln" (den Vorschlag habe ich hier auch schon gesehen), da er temperatur- und spannungsabhängig ist und außerdem Exemplarstreuungen unterliegt.

JFETs eignen sich auch gut als leckstromarme Dioden. Drain und Source werden dann verbunden.


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Re: Modifikationen am DCG

Beitrag von Roddot »

Danke >ompf< alle deine drei Antworten sind sehr Hilfreich!

Lese gerade http://focus.ti.com/general/docs/lit/ge ... 8&track=no
Habe ich aber noch nicht wirklich verstanden muss ich nochmals/mehrmals lesen. (da kommt wohl das "später sein" durch) Da brauchen wir dann vier in "antiparallel von?

Ein Instrumentationsverstärker war für mich immer aus drei OPAMP's aufgebaut.
Ein Messverstärker hatte die drei OpAmp's eingebaut und zusätzlich "Überspannungsschutz" eingebaut.
Klar, besonders optimiert für DC, AC, Audio oder HF waren die einzelnen Typen dann auch.
Die "anderen" Messverstärker mit der galvanische Trennung hatten wir ja schon kurz mal ab(be)handelt, und die sind ja nun auch "weg vom Markt" oder so teuer das sie keiner will.

Ich habe mal gelernt das jeder einzelne OPAmp ersteinmal und grundsätzlich ein Differnzverstärker ist... der Rest; Verstärker, Impedanzwandler etc. kommt erst später.
CM benutzt aber zwei OpAmp's geschaltet als Differenzverstärker deshalb meine Bezeichnung "eine Sonderform des Instrumentenverstärkers".

Wie ist das heute mit den Bezeichnungen für solche Schaltungsvarianten?
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Re: Modifikationen am DCG

Beitrag von ompf »

Roddot hat geschrieben:CM benutzt aber zwei OpAmp's geschaltet als Differenzverstärker deshalb meine Bezeichnung "eine Sonderform des Instrumentenverstärkers".
U5a ist ein Differenzverstärker: U_out = (U_Sense+ - U_Sense-) * (10k / 30k).

U5b hat damit erstmal nichts zu tun und dient nur dazu, den Sense- - Pin hochohmiger zu machen. Hochohmiger bedeutet, daß da weniger Strom reinfließt. Dies wäre nämlich ungünstig, da dieser Strom dann nicht mehr durch die Shunts geht und somit die Regelung verfälscht. U5b verstärkt um den Faktor 1.

In Sense+ fließt Strom rein, und zwar U_out / 40kOhm. Aber das interessiert uns nicht, da der Strom vor den Ausgängen abgezweigt wird und daher der vom Regler nicht mitgemessen wird. Daher kann man sich den Impedanzwandler hier sparen.


Gruß
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Re: Modifikationen am DCG

Beitrag von psclab38 »

Zu den Erläuterungen von Patrick noch ein paar Anmerkungen von meiner Seite:
Roddot hat geschrieben:Ich beziehe mich "nur" auf die "Absicherung" des "Eingangskreises" einer OpAmp Schaltung die nun mit der Außenwelt in Verbindung steht.
Somit dachte ich es ist klar was ich meine und Frage.
Warum hab ich Dich dann mehrfach gebeten, zu erklären, von welcher Schaltung Du genau sprichst? Mir jedenfalls war es nicht exakt klar. Ich würde Dir ja gerne antworten, aber es wäre schön, wenn Du die Rückfragen auch liest. Deine letzte Erklärung lichtet den Nebel immerhin schon deutlich.

Roddot hat geschrieben:Natürlich zieht das weite Kreise. Aber das macht es doch immer.
Aber Du riskierst, daß die Leser da nicht mitkommen, wenn Du gedanklich springst. Ich möchte meine Zeit nicht mit Raten verbringen.
Roddot hat geschrieben:Machen wir es systematisch und bleiben erst einmal bei der CM Schaltung mit 5532.
Ich halte das Gebilde aus U5b (+In gesteuert) und U5a (+In gesteuert) für eine Sonderform des Instrumentenverstärkers.
Ja, fast. U5a ist ein Differenz"verstärker" mit Abschwächung 3:1. Der positive Eingang liegt an Sense+, da ist der Eingangstrom egal, weil der Laststrom im negativen Zweig der Last gemessen wird. Um eben diesen Strom nicht zu verfälschen, ist U5b als Spannungsfolger geschaltet; also Verstärkung 1:1, nur eben mit einem hochohmigen Eingang.

Damit ist nur U5b einer potentiellen Spannung von Out+ direkt ausgesetzt. U5a bekommt diese Spannung durch 3 geteilt, Es dürfte unter normalen Bedingungen also die Spannung an IN+ von U5a nie im Bereich von +/-15V liegen. Dazu wären dann an Usense+ +/-45V nötig, damit eine Gefährdung des Bauteils eintritt. Dieser Eingang ist also nicht normalerweise nicht gefährdet.
Roddot hat geschrieben:Um die Schaltung (Regelverhalten) nicht einseitig zu verändern dachte ich das alles was an U5b geändert wird auch an U5a gehört. Wir haben ja nun beide Eingänge in der Hand da kann ja alles an unliebsamen Spannungen in Frage kommen.
Eben um möglichst wenig zu verändern: Finger weg von U5a.
Roddot hat geschrieben:Ti schreibt im Datenblatt das der Eingangspannungsbereich niemals den Versorgungsspannungsbereich Überschreiten darf. (+-15V) sonst ist er tot! (Diode gegen +Ub bis 15,3V-15,7V 5532 tot)
Der erlaubte Nutzbereich "Eingangsspannungsbereich" ist aber mit nur +-12V angegeben.
Wir müssten also:
1. gegen Zerstörung des 5532 (auch a) absichern (<+-15V).
2. gegen verlassen des erlaubten Eingangsspannungsbereiches. (<+-12V)

Das wirkt auf mich als wenn die über Spannung (>+-15V ) schon alleine ausreicht um die Black-Box 5532 zu zerstören. "Und wir haben die Eingänge ja in der Hand" >Excessive input current will flow if a differential input voltage in excess of approximately 0.6 V is applied between the inputs, unless some limiting resistance is used< Sagt das Datenblatt.
Schaffen wir es die Spannung unter den +- 12,6Volt zu halten brauchen wir den (durch die) Black-Box Strom auch nicht zu begrenzen! ?
Macht der 5532 auch noch ein Phasendreher bei mehr Eingangsspannung (+-12V) ist die Regelung schnell ganz daneben. So ungefähr <36 Volt U-Sense sollten denn wohl gehen!?
Wann der 5532 stirbt, ist letztlich nicht nur von der Spannung, sondern auch vom Strom abhängig, der im Fehlerfall in den Eingang fließt. Daher der Schutzwiderstand, um den Strom zu begrenzen und über die Schutzdioden abzuleiten. Und um den Fehler durch den Schutzwiderstand zu minimieren, hat amd-65 in den Rückkopplungszweig den gleichen Wert gepackt. Das sollte wirken. Die Schutzdioden treten ja nur im Fehlerfall in Aktion, der normale Arbeitsbereich ist hier ja um die 0V rum. Die geringe Kapazität der Schutzdioden sollte nicht viel ausmachen.

Der Eingangsspannungsbereich +/-12V ist im Fehlerfall uninteressant, da wird sowieso nichts Sinnvolles gemessen. Da geht nix kaputt im Bereich zwischen +/-12 und +/-15V.
Roddot hat geschrieben:Die Frage ist; wie schützen wir den 5532 vor Überspannung (durch Dioden oder wie auch immer) ohne Widerstände einbauen zu müssen. Dabei ist nach meinen Überlegungen eigentlich auf <+-12 zu begrenzen dann fließt auch kein Strom der hinterher wieder begrenzt werden müsste.

Und da ist nun die Frage wie kommen wir auf +(-) 12V und welche vor und Nachteile bieten die einzelnen Lösungen.
Ich denke, die Schaltung funktioniert so, wie amd-65 das angegeben hat; er hat es bestimmt ausprobiert. Wenn Du Angst hast, daß Dir der 5532 trotz dieser Schutzschaltung kaputt geht, dann hänge die Schutzdioden doch an eine Z-Diode mit Vorwiderstand, z.B. mit 12V, dann hast Du eine Begrenzung auf ca. +/-12,5V, statt auf +/-15.5V.
Roddot hat geschrieben:Die C's und L's der zusätzlichen Bauteile machen mich schon nervös, da ich nicht abschätzen/berechnen kann wie die (zB Lastabwurf) das Regelverhalten beeinflussen.
Die hängen doch voll mit in der Regelung.
Konzentrieren wir uns doch bitte erst mal auf die dominanten Bauteileigenschaften. Wenn Du meinst, die Schutzschaltung macht was kaputt bzgl. Regelverhalten, dann mach' doch bitte einen Meßaufbau, teste es und laß uns die Ergebnisse wissen. Wie schon CM weiter oben sagte, ein Prototyp bringt schneller Ergebnisse, speziell bei so einer einfach Modifikation. Ich schätze aber, Du wirst keinen sichtbaren Unterschied feststellen können.

Ich denke, die Schutzschaltung macht ihren Job, so wie sie ist.
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Re: Modifikationen am DCG

Beitrag von Roddot »

ompf hat geschrieben:
Roddot hat geschrieben:CM benutzt aber zwei OpAmp's geschaltet als Differenzverstärker deshalb meine Bezeichnung "eine Sonderform des Instrumentenverstärkers".
U5a ist ein Differenzverstärker: U_out = (U_Sense+ - U_Sense-) * (10k / 30k).

U5b hat damit erstmal nichts zu tun und dient nur dazu, den Sense- - Pin hochohmiger zu machen. Hochohmiger bedeutet, daß da weniger Strom reinfließt. Dies wäre nämlich ungünstig, da dieser Strom dann nicht mehr durch die Shunts geht und somit die Regelung verfälscht. U5b verstärkt um den Faktor 1.

In Sense+ fließt Strom rein, und zwar U_out / 40kOhm. Aber das interessiert uns nicht, da der Strom vor den Ausgängen abgezweigt wird und daher der vom Regler nicht mitgemessen wird. Daher kann man sich den Impedanzwandler hier sparen.


Gruß
Patrick
Ja danke!

Gut soweit , aber denn nochmal von "hinten durch die Brust ins Auge" :)

U5a ist ein Differenzverstärker der als Differenzverstärker beschaltet ist. (V=ungefähr /3)
U5b ist ein Differenzverstärker der als Impedanzwandler beschaltet ist. (V= ungefähr x1)

Da sehe ich "2/3" eines richtigen Messverstärkers (wie auch immer wir die aus drei diskret aufgebauten OpAmp- Differenzverstärker nennen wollen/müssen)
Die ersten beiden OpAmp's sorgen auch nur dafür das der Sensor Spannungs(ent)gekoppelt wird (Leistungskopplung heute selten) was bedeutet der Eingang hat >10X hochohmiger zu sein als der Sensor "Ausgang" ist.
Gerne wird über die Eingangstuffe (ersten beiden OpAmp's) auch noch sehr stark Verstärkt/abgeschwächt das ist hier nicht unbedingt so nötig. Der "dritte im Bunde" macht dann die Pegel Anpassung an die eigentliche (Mess)-Schaltung.
Dann ist der ganze Messzweig (+,-) entkoppelt vom Messobjekt.

Meine Überlegung geht in die Richtung ob es nicht einfacher ist den 5532 gegen einen 4-fach-Typ zu ersetzen der mehr wie die 12V (36V) zB +-14.5V (43,5V) kann und als richtiger Messverstärkers beschaltet wird, ein besseres Datenblatt (Phase reversal) und ESD (Maschine) mitbringt.
Da hätte man dann mehr Möglichkeiten (geringere zu überbrückende Spannungsdifferenz) mit der J-Fet Schutzschaltung zu experimentieren.!?

Wie du geschrieben hasst ist die (Über) Spannung an (+) Sense nicht schädlich da der Widerstand (30K 0,1%) den plötzlichen Strom bei Überspannung (<0,4 mA 2x wg. beide Eingänge intern Masse ?) in unschädlichen Grenzen hält was dann ja auch die Spannung an (+,-) Eingang wieder begrenzen müsste aber nicht sein muss. (je nach Frequenz der Überspannung, Erholzeit "Ri übersteuert" der verwendeten OpAmp's)
Das Phasenumkehr Problem bleibt auch ungeklärt das einige 5532 zeigen könnten.

Irgendwie habe ich die "Anderen" jetzt wohl gelangweilt doch meine Flugmodell Akkus haben schon mal gut 40V und im Winter ist Akkupflege angesagt. :)
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Re: Modifikationen am DCG

Beitrag von Roddot »

@psclab38
Wie schon oben gefragt nochmal konkret, was macht den mit >15V im Eingang "überfahrenen" 5532 kaputt der Strom oder die Spannung?
Bei ESD und besonders C-Mos ist es eindeutig die Spannung! Bei "Latch Up" doch auch?
Und nun beim verlassen der erlaubten Eingangsspannung ist es ein "langsames" thermisches kaputt heizen des 5532?
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Re: Modifikationen am DCG

Beitrag von psclab38 »

Roddot hat geschrieben:@psclab38
Wie schon oben gefragt nochmal konkret, was macht den mit >15V im Eingang "überfahrenen" 5532 kaputt der Strom oder die Spannung?
Bei ESD und besonders C-Mos ist es eindeutig die Spannung! Bei "Latch Up" doch auch?
Das Zuviel an Temperatur schadet im Allgemeinen:
Ganz allgemein gilt: Wenn die Spannung am Eingang eines Bauteils die Versorgungsspannung übersteigt, dann fängt üblicherweise eine Schutzdiode an zu leiten. Dabei folgt der Strom der entsprechenden Diodenkennlinie, dabei kann man mal von einer normalen Siliziumdiode ausgehen. Die Diode schützt die eigentliche Schaltung davor, daß die Spannung noch positiver wird als die ungefähr 0,5- 0.7V Durchlassspannung einer Si-Diode. Jetzt fließt aber ein Strom durch die Diode und das heizt die Diode auf. Wenn der Strom recht hoch ist und der Zustand lange dauert, dann kann die Diode so heiß werden, daß sie ihrerseits kaputt geht. Das hängt u.a. von der Wärmeleitfähigkeit und eben der an der Diode anfallenden Wärmeleistung ab. Merke: zuviel Leistung ist schlecht. Daher macht ein Vorwiderstand Sinn, der den Strom und damit die Leistung und damit wiederum die Aufheizung begrenzt.

Bei ESD-Enladungen wird die gleiche Diode wie bei den vorher betrachteten niederohmigen Überspannugen aktiv. Da sind die Spannungen zwar größer, aber nach Definition der entsprechenden Tests wird eine max. Ladungsmenge auf den Anschluß appliziert. Durch die Spezifikation Spannung (z.B. 1kV), der Ladung und evtl. eines Entladungswiderstandes wird die Abgabe der Leistung über die Zeit definiert und dann getestet, ob die Schutzdiode auch schützt und nicht durch Überhitzung kaputt geht, weil z.B. zuviel Leistung in einem Moment an der Diode anfällt.

Wenn nun beim 5532 gar keine Schutzdiode vorhanden ist, dann ist der Eingang nochmal viel empfindlicher. Die ersten Transistoren werden dann Strom und Leistung abbekommen und die sind normalerweise nicht dafür ausgelegt. Ein OP-Eingang ist sinnvollerweise ziemlich hochohmig. Bei einer Spannung außerhalb der Betriebsspannung wird ziemlich schnell eine Diodenstrecke leitend und die ist für das normale Funktionieren der Schaltung, aber nicht für deren Schutz ausgelegt. Bei zuviel Strom * Spannung = Leistung und daraus zu hoher Temperatur wird was kaputt gehen.

Auch wenn Sperr- oder Isolationsspannungsgrenzen (z.B. C-MOS) überschritten werden, dann fließt Strom. Zusammen mit der Restspannung gibt's Leistung und damit Temperatur: Es verschmort was. Damit ist dann aber meist der Isolationswiderstand beim Teufel, es fließt immer etwas Strom und bei Halbleitern gibt's dann z. B. nach einer Weile die bekannten Spätausfälle nach Überspannung, sofern nicht schon auf der Stelle was kaputt ist.
Roddot hat geschrieben:Und nun beim verlassen der erlaubten Eingangsspannung ist es ein "langsames" thermisches kaputt heizen des 5532?
Man muß unterscheiden: Bei den Absolute Maximum Ratings oder Limiting Values schreibt der Hersteller, was grade noch so erlaubt ist, ohne das Teil direkt kaputt zu machen. Wo es dann wirklich kaputt geht, das sollte man in guten Designs nicht ausreizen. Meist steht dabei, daß der Betrieb über längere Zeit in dem Bereich der absolute maximum ratings zum Frühausfall führen kann (könnte man als Kaputtheizen bezeichnen).
Diese Werte sind keine Dauerbetriebswerte, daher man sollte checken, daß man sich in weitem Abstand aufhält, oder wenn man dem in Ausnahmefällen kurz mal nahe kommt, das das nicht zu oft auftreten kann.

Die anderen Parameter oder auch Characteristics oder ähnlich beschreiben den normalen Betrieb: Die Eingangsspannungen des OP sind nur die Betriebsgrenzen, in der das Teil noch als OP funktioniert. Kommt man dahin, dann hängt der OP zwangsweise in der Sättingung und es kann eine Weile dauern, bis er sich wieder erholt, nachdem man wieder normale Eingangsspannungen angelegt hat. Das sollte man ins Design einbeziehen, wenn es ein regulärer Betriebszustand ist, evtl. könnte halt ein OP nötig sein, der das Messen im Bereich der Betriebsspannug(en) erlaubt. Anderenfalls ist es unwichtig. Wenn Du einen Sense-Anschluß verpolst, dann kann man eh nichts sinnvolles messen. Und das Umsteckern geht langsamer als die Erholzeit des OPs.
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