Bitte um Hilfe bei Schaltungserklärung. Ich komme nicht hinter die Funktionsweise.

[Hans (Gast)]

Hallo Leute!

Ich habe hier eine Application Note von Analog Devices für ein 
HART-Modem.

Da muss ein Koppelkondensator berechnet werden. Ich habe die Formel dazu 
auch schon aufgestellt und nach der gesuchten Kapazität Cc umgestellt. 
Es geht dabei um einen kapazitiven Spannungsteiler.

Hierzu eine Frage vorweg: Wieso muss ich bei einem kapazitiven 
Spannungsteiler mit den Blindwiderständen rechen und kann die Gleichung 
nicht einfach umstellen?

$$\dfrac{U_{\mathrm{OUT}}}{U_{\mathrm{IN}}} = \dfrac{C_3}{C_{\mathrm{C}} + C_3}$$

Hier gehe ich ja über:

$$\dfrac{U_{\mathrm{OUT}}}{U_{\mathrm{IN}}} = \dfrac{\dfrac{1}{j \omega C_3}}{\dfrac{1}{j \omega C_{\mathrm{C}}} + \dfrac{1}{j \omega C_3}}$$

Und komme zwischendurch auf:

$$\dfrac{U_{\mathrm{OUT}}}{U_{\mathrm{IN}}} = \dfrac{C_{\mathrm{C}}}{C_{\mathrm{C}} + C_3}$$

Da sind die Kapazitäten quasi andersherum...? Jedenfalls ist das Ende 
der Rechnung:

$$C_{\mathrm{C}} = \dfrac{C_3 \cdot U_{\mathrm{OUT}}}{U_{\mathrm{IN}} - U_{\mathrm{OUT}}}$$

Und das ist auch die Lösung hier in der AppNote. Wenn ich in die Formel 
Werte einsetze, dann kommt auch das Ergebnis aus der AppNote heraus - 
die Umstellung ist also richtig.

Das Problem, das ich habe ist aber, dass ich nicht verstehe, wieso ein 
Eingangssignal von 20mVpp am Eingangspin anliegen muss, damit 
ausgangsseitig ein Strom von 1mApp fließt. Es geht um die Funktion der 
Schaltung im Anhang. Der Text sagt, dass das Eingangssignal über den 40k 
Widerstand reinkommt und dann zweimal über den 40R Widerstand muss - 
daher muss das Eingangssignal 20mVpp betragen.

Kann mir da mal einer Licht ins Dunkel bringen?

[Hans (Gast)]

Ach ja: In dem Bild sind die Eingänge des OPs definitiv vertauscht!

[Inetwa (Gast)]

> and twice this signal

bedeutet: ein doppelt so hohes/großes Signal (zweifacher Meßwert).

[Hans (Gast)]

Inetwa schrieb:
> bedeutet: ein doppelt so hohes

Achso...

[Hans (Gast)]

Trotzdem komme ich nicht zurecht :-\

[Volker S. (sjv)]

Hallo,

das kurze überfliegen sagt mir, das über den 40R der Strom gemessen wird 
(Loop RTN) und mit dem Eingangssignal verglichen wird!

MfG

[Hans (Gast)]

Volker S. schrieb:
> das kurze überfliegen sagt mir, das über den 40R der Strom gemessen wird
> (Loop RTN) und mit dem Eingangssignal verglichen wird!

Das siehst du vollkommen richtig!

[karadur (Gast)]

Hallo

die Bezeichnung am OP stimmt. Rechne mal aus welche Spannung am 80k 
anliegt bei 1mA an 40R. Dann nimm den Strom durch 80k und kompensiere 
ihn mit einer Spannung an Punkt C3.

[Hans (Gast)]

karadur schrieb:
> die Bezeichnung am OP stimmt.

Aber der OP steuert doch den Transistor auf, der Sollwert muss daher 
doch an den positiven Eingang. Hier ist noch ein anderes Bild aus dem 
Datenblatt.

[karadur (Gast)]

Hallo

der Sollwert ist 0V. Die Spannung an C3 erzeugt eine Abweichung die der 
OP ausregelt indem der Strom durch 40R angepasst wird.

[Hans (Gast)]

karadur schrieb:
> Rechne mal aus welche Spannung am 80k
> anliegt bei 1mA an 40R. Dann nimm den Strom durch 80k und kompensiere
> ihn mit einer Spannung an Punkt C3.

Das Problem sind auch diese seltsamen Massebezüge. Schaltungsmasse ist 
hier ja nicht gleich Masse der externen Versorgung.

Ich nehme jetzt also mal einen Sinus von 1mApp an, also fließt bei einer 
Halbwelle ausgangsseitig 0,5mA über den 40R Widerstand. Das wäre ein 
Spannungsabfall von 20mV. Dieser Punkt am OP ist aber zugleich 
Schaltungsmasse, also wird ja irgendwie das Massepotential insgesamt 
angehoben, oder wie?

Von links kommt das Eingagssignal quasi über einen Spannungsteiler rein:

----------- Eingang
       |
      40k
       |
       |------- OP+
       |
      80k
       |
      40R
       |
       |------- OP-
      GND

Also so einfach die ganze Geschichte aussieht, ich blick da irgendwie 
nicht durch.

[Hans (Gast)]

karadur schrieb:
> der Sollwert ist 0V

Aber welche Darstellung ist jetzt richtig? In beiden Abbildungen sind 
OP+ und OP- verschieden. Das Datenblatt sagt letzteres Bild, die AN das 
zuerst gepostete - da glaub ich ja eher dem Datenblatt...?

[karadur (Gast)]

Hallo

ich denke die erste Abbildung ist richtig.

Dein Strom liegt in der Gegenkopplung. 1mA zwische Boost und Loop gibt 
an 40R eine Spannung von 40mV. Die liegen an 80k und müssen durch eine 
Spannung an 40k kompensiert werden. Das sind 20mV.

[Hans (Gast)]

karadur schrieb:
> 1mA zwische Boost und Loop gibt
> an 40R eine Spannung von 40mV

Das ist klar

karadur schrieb:
> Die liegen an 80k

Wieso liegen die an den 80k? Da ist doch auch noch der 40R.

[karadur (Gast)]

Hallo

die 40R liegen zwischen GND und Loop-.

Der OP hat am + Eingang GND. Zwischen Loop- und dem -Eingang des OPs 
liegen die 80k >> 40R. Aufgrund der Gegenkoplung regelt der OP die Diff 
der Eingänge auf 0, also 0V= GND.

[karadur (Gast)]

Nachtrag: ich glaube du siehst die Schaltung immer ohne Umgebung.

Du brauchst zum Verständnis die Loop.

Ersetze doch einfach mal den 40R durch eine Spannungsquelle mit 40mV.

Die 40R kannst du gegen die 80k vernachlässigen.