Hi Leute! Ich suche einen einfachen OP für Spannungen bis 30V. Da bin ich auf den LM321 gestoßen. Dieser kann laut Beschreibung auf der Homepage von TI auch große kapazitive Lasten treiben. Problem ist nur: Wie hoch? Ich finde dazu im Datenblatt nichts. Generell habe ich jetzt schon mehrere Datenblätter von TI gefunden, in denen mehr Seiten zur Verpackung als zu den technischen Daten stehen. Ist diese Angabe irgendwo in einer anderen versteckt, oder steht sie schlichtweg nicht drin? Ich möchte gerne eine kapazitive Last von ca. 2uF treiben können, besser mehr. Eine Entkopplung mittels Widerstand kommt nicht in Frage, da der OP einen Sensor speisen soll, welcher seine Ausgangsspannung ratiometrisch zur Eingangsspannung ausgibt - ein Widerstand in der Zuleitung würde einen stromabhängigen Spannungsabfall verursachen. Was kann ich also nun an Kapazität da dran hängen?
Hans schrieb: > Hi Leute! > > Ich suche einen einfachen OP für Spannungen bis 30V. Da bin ich auf den > LM321 gestoßen. Dieser kann laut Beschreibung auf der Homepage von TI > auch große kapazitive Lasten treiben. Problem ist nur: Wie hoch? Ich > finde dazu im Datenblatt nichts. Generell habe ich jetzt schon mehrere > Datenblätter von TI gefunden, in denen mehr Seiten zur Verpackung als zu > den technischen Daten stehen. > > Ist diese Angabe irgendwo in einer anderen versteckt, oder steht sie > schlichtweg nicht drin? > > Ich möchte gerne eine kapazitive Last von ca. 2uF treiben können, besser > mehr. Eine Entkopplung mittels Widerstand kommt nicht in Frage, da der > OP einen Sensor speisen soll, welcher seine Ausgangsspannung > ratiometrisch zur Eingangsspannung ausgibt - ein Widerstand in der > Zuleitung würde einen stromabhängigen Spannungsabfall verursachen. > > Was kann ich also nun an Kapazität da dran hängen? Im Datenblatt von TI (hier auf der Seite verlinkt) unter 'maximum Ratings' steht, dass der Ausgang dauerkurzschlussfest ist (schon 'mal gut bei kapazitiver Last). Ausserdem ist dort unter 'electrical characteristics' der maximale Ausgangsstrom angegeben. Daraus solltest Du Deine Schlüsse ziehen können. Zum Thema Widerstand in Reihe: kommt darauf an, an welcher Stelle Du Deine Rückkopplung abzweigst.
mse2 schrieb: > Im Datenblatt von TI (hier auf der Seite verlinkt) unter 'maximum > Ratings' steht, dass der Ausgang dauerkurzschlussfest ist (schon 'mal > gut bei kapazitiver Last). > Ausserdem ist dort unter 'electrical characteristics' der maximale > Ausgangsstrom angegeben. Daraus solltest Du Deine Schlüsse ziehen > können. Hi mse2! Danke schonmal für die Antwort! Tut mir Leid, aber da kann zumindest ich mir keine Schlüsse draus ziehen - was bedeutet das denn? Kann ich daraus jetzt einen ungefähren Wert ermitteln? Oder theoretisch endlos? mse2 schrieb: > Zum Thema Widerstand in Reihe: kommt darauf an, an welcher Stelle Du > Deine Rückkopplung abzweigst. Da hast du natürlich Recht. Also erst hinterm Widerstand zurückführen, klar, macht Sinn. In welcher Größenordnung entkoppelt der Widerstand denn die kapazitive Last? 10R, 100R, 1k? Gruß und danke
Hans schrieb: > Ist diese Angabe irgendwo in einer anderen versteckt, oder steht sie > schlichtweg nicht drin? Steht nicht drin, weil die von den Betriebsbedingungen, insbesondere von der eingestellten Verstärkung und dem zulässigen Überschwingen, abhängt. Ganz schlecht sind kleine Verstärkungen, bei V=+1 oder -1 verträgt er auch nur etwa 100pF, bei hohen Verstärkungen vielleicht 10nF...100nF. Ein anderer Typ, der große kapazitive Lasten verträgt ist der MC34071, da steht mehr im DB. > Ich möchte gerne eine kapazitive Last von ca. 2uF treiben können, besser > mehr. Da wirst du bei OPVs wohl kein Glück haben. Nimm einen Spannungsregler, die sind gemacht solche Lasten zu treiben.
> Hi mse2! > > Danke schonmal für die Antwort! Tut mir Leid, aber da kann zumindest ich > mir keine Schlüsse draus ziehen - was bedeutet das denn? Kann ich daraus > jetzt einen ungefähren Wert ermitteln? Oder theoretisch endlos? > > mse2 schrieb: >> Zum Thema Widerstand in Reihe: kommt darauf an, an welcher Stelle Du >> Deine Rückkopplung abzweigst. > > Da hast du natürlich Recht. Also erst hinterm Widerstand zurückführen, > klar, macht Sinn. In welcher Größenordnung entkoppelt der Widerstand > denn die kapazitive Last? 10R, 100R, 1k? > > Gruß und danke Ich kenne weder Deine Schaltung noch die Anforderungen. Kurzschlussfest -> Du bekommst den OP nicht kaputt, egal wie groß das C ist. Maximaler Ausgangsstrom -> Du kannst berechnen, wie schnell die Spannung am C maximal dem Sollwert folgen kann, wenn Du den maximal möglichen Ladestrom kennst. Sprich: du kannst theoretisch beliebig große Cs anhängen, die Frage ist nur, wie sich dabei das Zeitverhalten ändert. An Deiner Stelle würde ich die Sach 'mal mit z.B. LTSpice simulieren. Das Spice-Model für diesen Baustein findet man auf der TI-Homepage: http://www.ti.com/product/lm321
>Also erst hinterm Widerstand zurückführen, klar, macht Sinn. In welcher >Größenordnung entkoppelt der Widerstand denn die kapazitive Last? 10R, >100R, 1k? So wird das nichts. Zeige uns deinen Schaltplan, dann können wir weitersehen. Die genauen Werte wird man schon berechnen, bzw. simulieren müssen.
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OP.PNG
6,8 KB
OK! Also dann muss ich kurz weiter ausholen. Ich benötige im Endeffekt einen Doppel-OP, von denen einer mit Signalen bis 30V umgehen muss und der andere ist für die Beschaltung wie im Anhang gedacht. Die "Hochspannungsseite" ist nicht das Problem, sondern die mit der kleinen Spannung. Aus nem uC kommen 2,5V Referenzspannung. Diese ist mit 0,5mA belastbar, also fast nichts. Ich möchte jedoch einen Sensor betreiben, welcher 5V benötigt. Meine Betriebsspannung für das ganze System ist 3,3V. Wenn der OP also an der Eingangsspannung von den 30V hängt, dann kann er mir theoretisch aus den 2,5V auch 5V machen, ohne dass ich eine extra Referenzspannungsquelle hernehmen muss, die zudem auch noch mit den 30V am Eingang klarkommen muss. Der Sensor zieht zudem ca. 2-3mA, hat aber eine eigene Schaltung drauf, die mit ca. 2uF daherkommt. Der OP muss also nun den Sensor treiben können und mit der Last klarkommen.
Wenn der Sensor ratiometrisch misst, dann ist ihm die genaue Eingangsspannung egal, eben weil er ratiometrisch misst.
>...von denen einer mit Signalen bis 30V umgehen muss... Mit Spannungsteiler heruntergeteilt? Wie hoch ist denn die Versorgungsspannung deines Doppel-OPamp? >Der OP muss also nun den Sensor treiben können und mit der Last >klarkommen. Ein simpler Serienwiderstand sollte das Problem lösen. Vielleicht noch mit einer Z-Diode zum Schutz gegen Überspannung.
Udo Schmitt schrieb: > Wenn der Sensor ratiometrisch misst, dann ist ihm die genaue > Eingangsspannung egal, eben weil er ratiometrisch misst. Das ist klar, aber ich habe 30V Versorgung und dann 3,3V im System. Das wars. Der OP hängt an den 30V ( OK, 24V bis 30V, Dioden sind auch noch davor - aber ist ja egal - die Spannung ist recht hoch). Jetzt kommt aus dem ADC halt ne 2,5V Referenz. Da der Sensor nunmal 5V braucht, dachte ich, ich mache aus 2,5V 5V.
Kai Klaas schrieb: > Mit Spannungsteiler heruntergeteilt? ? Er muss nicht bis an die Rails messen, falls du darauf hinaus willst. Er muss aber halt jenseits von 3,3V oder 5V oder ähnlichem arbeiten - die eine Hälfte zumindest.
Kai Klaas schrieb: > Vielleicht noch > mit einer Z-Diode zum Schutz gegen Überspannung. Das kam mir auch in den Sinn für den Einschaltmoment des uC, wo der Pin noch nicht als Referenz definiert ist, sondern als hochohmiger Eingang - da müsste aber doch auch ein Widerstand vom OP-Eingang nach Masse reichen.
>da müsste aber doch auch ein Widerstand vom OP-Eingang nach Masse >reichen. Der sollte auf jeden Fall hin. Zusätzlich würde ich noch mit einer 5,1V Z-Diode am Ausgang des LM321 begrenzen. Die Schaltung sollte funktionieren, wenn du 33R in Serie zum Ausgang schaltest und R401 einen 10n Cap parallelschaltest. Den 33R Widerstand eher größer als kleiner wählen. Wieviel Versorgungsspannung verträgt denn dein Sensor?
Vieleicht nennt Hans einfach mal den genauen Typ des Sensors oder postet ein Link aufs Datenblatt. dann kann man ihm am allerbesten helfen. ggf. reicht nämlich ein einfacher Festspannungsregler a la 78L05.
Udo Schmitt schrieb: > Vieleicht nennt Hans einfach mal den genauen Typ des Sensors oder > postet > ein Link aufs Datenblatt. dann kann man ihm am allerbesten helfen. > ggf. reicht nämlich ein einfacher Festspannungsregler a la 78L05. Er möchte, dass die Sensorversorgungsspannung genau das Doppelter der Referenzspannung ist, die vom (vermutlich) µC geliefert wird. Aber in der Tat: könnte nicht die Sensorversorgung vom einem 78L05 erzeugt werden und daraus dann per hinreichend niederohmigem Spannungsteiler die Referenz für den ADC(?) des µC? Sicher kann man doch hier auch eine externe Referenzquelle anschliessen?!?
Hans schrieb: > ... > Aus nem uC kommen 2,5V Referenzspannung. Diese ist mit 0,5mA belastbar, > ... > OP also an der Eingangsspannung von den 30V hängt, dann kann er mir > theoretisch aus den 2,5V auch 5V machen, ... Ich finde die Idee übrigens raffiniert! Aber wie schon gesagt: ich täte es 'mal mit LTSpice simulieren!
Hans schrieb: > Dieser kann laut Beschreibung auf der Homepage von TI > auch große kapazitive Lasten treiben. Problem ist nur: Wie hoch? Ich > finde dazu im Datenblatt nichts. Generell habe ich jetzt schon mehrere > Datenblätter von TI gefunden, in denen mehr Seiten zur Verpackung als zu > den technischen Daten stehen. Aus den Application Hints (S. 6 des Datenblatts, ungefähr Mitte der Seite) "Capacitive loads which are applied directly to the output of the amplifier reduce the loop stability margin. Values of 50pF can be accommodated using the worst-case non-inverting unity gain connection. Large closed loop gains or resistive isolation should be used if large load capacitance must be driven by the amplifier." Ist natürlich weit weg von deinen 2µF. Als Isolationswiderstand wird wahrscheinlich irgendwas zwischen 10Ohm und 100Ohm ok sein. Damit bleiben aber schon diverse 10mV bis einige 100mV an diesem Widerstand hängen.
Man kann den Isolationswiderstand so anschließen, das Gleichspannungsmäßige Rückkopplung hinter dem Widerstand zur Isolation gemacht wird, und nur die schnelle Rückkopplung vor dem Widerstand. Ob dann die 2 µF ausreichen ist die Frage - es gibt dann halt eine höhere Impedanz bei mittleren Frequenzen. Für einen stabilen Ausgang wäre sonst so etwas wie der Spannungsregler LM3080 hinter einem OP ein Möglichkeit. Der ist als Spannungsfolger für Kapazitive Last gemacht. Die Doppel OP Version vom LM321 ist der LM358. Ob der wirklich genau genug ist muss man sehen.
Nachteilig an der 5V-Erzeugung mit dem OPamp ist die starke Verlustleistung im OPamp, wenn im Kabel zum Sensor ein Kurzschluß passiert. Bei 30V Versorgungsspannung dürfte das den OPamp gewaltig aufheizen und wohl auch zerstören. Es müßte also in jedem Fall noch eine Strombegrenzung eingefügt werden, womit die Lösung mit dem 33R Widerstand wohl ausscheidet. Macht man den Isolationswiderstand deutlich größer und packt ihn mit in die Gegenkopplung, neigt die Schaltung zu starkem Ringing, ist also weit entfernt von einer guten Spannungsregelung. Damit scheidet die Verwendung des LM321 als Spannungsregler wohl eher aus.
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