Fensterkomparator mit Hysterese

[Daniel E. (everyday_fun69)]

Guten Abend,

ich habe ein Verständnisfrage zum Fensterkomparator mit Hysterese.

Brauche ich den rot eingekreisten Widerstand nun oder nicht. In vielen 
Grundschaltungen zum Fensterkomparator ist dieser ja eingezeichnet.

Die Schaltung funktioniert scheinbar auch ohne dem Widerstand 
einwandfrei, da ja meine Rückkopplung über den Rx gemacht wird.

Da ich mir nicht 100%ig sicher bin frag ich mal die Spezialisten in der 
Runde.

Vielen Dank schonmal.

[Wolfgang A. (Gast)]

Daniel E. schrieb:
> Brauche ich den rot eingekreisten Widerstand nun oder nicht. In vielen
> Grundschaltungen zum Fensterkomparator ist dieser ja eingezeichnet.

Vorfür soll man ihn brauchen? Stelle dir die Gleichung für die 
Schaltschwelle beim hoch- bzw. beim runterschalten einmal auf und dann 
siehst du den Einfluss vom rot eingekreisten Widerstand. Wenn du den 
Spannungsteiler in Relation zum Mitkopplungswiderstand hochohmig genug 
auslegst, kannst du dir den rot eingekreisten Widerstand sparen - alles 
eine Frage der Dimensionierung.

[Wolfgang A. (Gast)]

p.s. Mit der Stern-Dreieckstransformation kannst du die Variante mit dem 
rot eingekreisten Widerstand direkt in die andere umrechnen. Der eine 
Widerstand vom Dreieck (reiner Belastungswiderstand für die 
Versorgungsspannung) kann dann entfallen, so dass die Dreiecksversion 
die Versorgung weniger belastet.

[Daniel E. (everyday_fun69)]

Hallo und Danke !

Wenn du den Spannungsteiler in Relation zum Mitkopplungswiderstand 
hochohmig genug auslegst, kannst du dir den rot eingekreisten Widerstand 
sparen - alles eine Frage der Dimensionierung.

Ist das hochohmig genug oder gibt's da Anhaltswerte?

Oben, den hab ich mit 10k
unten, den mit 3,3 k

Rückkopplung um die 50 k rum

Passt das so?

Danke.

[Wolfgang A. (Gast)]

Daniel E. schrieb:
> Ist das hochohmig genug oder gibt's da Anhaltswerte?

Rechne die Stern-Dreiecks-Transformation, schicke deine Schaltung durch 
LTSpice oder probiers aus. Es kommt drauf an, wie groß deine Hysterese 
sein soll.

Je hochohmiger der Teiler, um so kleiner wird bei gegebenem 
Mitkopplungswiderstand die Hysterese.

[Joe F. (easylife)]

Ein Fensterkomparator ist das nicht.
Es ist ein einfacher Komparator.

Zur einfacheren Betrachtung kannst du deinen Spannungsteiler durch einen 
Widerstand zu einer virtuellen Spannungsquelle ersetzen.
Diese neue Quelle hat die Spannung, die durch den Spannungsteiler 
entsteht.

In deinem Fall also bei 12V:

U = (12V x 3.3K) / (10K + 3.3K) = 2.98V

Der Ersatzwiderstand entsteht durch die Parallelschaltung beider 
Widerstände des Spannungsteilers, also 1 / (1/10K + 1/3.3K) = 2.48K

Damit sieht deine Rückkoppelung jetzt also so aus:

+2.98V--[2.48K]---+-----[50K]--------------------------+--- OUT
                  |                                    |
                  +--- Komparator Eingang / Ausgang ---+

Jetzt rechnest du durch, welche Spannungen am Eingang entstehen, wenn 
OUT entweder 0 oder 5V hat.
Tip: die Hysterese hier (am Eingang des Komparators) ist 0.23V

[Stefan F. (Gast)]

> Ein Fensterkomparator ist das nicht.

Stimmt

> Es ist ein einfacher Komparator.

Nein, es ist ein Schmitt-Trigger. Ein Komparator hat keine Hysterese, 
diese Schaltung hat aber eine.

Fenster-Komparatoren haben drei mögliche Zustände am Ausgang 
(niedriger,im Bereich, höher).

[Sebastian S. (amateur)]

Ein kleiner Tipp:
Schau Dir mal den 555, bzw. dessen Beschreibung an.
Ist zwar, wegen der fest eingebauten Widerstände, keine richtige 
Alternative, aber das Funktionsprinzip ist vergleichbar.
Also mit Deinen Widerständen, und zwei Komparatoren, sollte es gehen.

[Falk B. (falk)]

https://www.mikrocontroller.net/articles/Schmitt-Trigger#Schmitt-Trigger_mit_Operationsverst.C3.A4rker_oder_Komparator

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Daniel E. schrieb:
> ich habe ein Verständnisfrage zum Fensterkomparator mit Hysterese.

Das ist kein Fensterkomparator, sondern ein Schmitt-Trigger.

> Brauche ich den rot eingekreisten Widerstand nun oder nicht. In vielen
> Grundschaltungen zum Fensterkomparator ist dieser ja eingezeichnet.

Nein, man braucht den nicht unbedingt. Die Hysterese bestimmt sich aus 
dem Ausgangsspannungshub des Komparators und dem Spannungsteiler aus dem 
Rückkopplungswiderstand und dem effektiven Widerstand der restlichen 
Beschaltung am (+) Eingang.

Der Spannungsteiler aus R_x und dem unbenannten Widerstand darüber hat 
nun selber bereits einen Innenwiderstand, der hier wirksam wird. Der rot 
eingekringelte Widerstand liegt in Reihe zu diesem Innenwiderstand, 
erhöht ihn also (und erhöht so auch die Hysterese). Den gleichen Effekt 
kriegt man auch, indem man die Widerstände R_x und Freund erhöht oder 
indem man den Rückkopplungswiderstand verringert.

[Daniel E. (everyday_fun69)]

Hallo an alle,

ja es ist ein Schmitt Trigger, sorry !

Das mit dem Verhältnis Rückkopplungswiderstand, Hysterese und 
Widerstandnetzwerk vorn ist klar.

Vielen Dank an alle für die Erläuterungen.

Frage beantwortet!

[Jobst M. (jobstens-de)]

Sebastian S. schrieb:
> Schau Dir mal den 555, bzw. dessen Beschreibung an.
> Ist zwar, wegen der fest eingebauten Widerstände, keine richtige
> Alternative, aber das Funktionsprinzip ist vergleichbar.

Dafür gibt es doch den Control-Eingang. Damit kann man die 
Schaltschwellen festlegen. (Obere Schwelle = Uctrl, untere Schwelle = 
Uctrl/2) Ob es nun einfacher ist, einen NE555 (Was ein Fensterkomperator 
mit Flip-Flop ist) oder einen Schmidt-trigger benutzt, ist in diesem 
Fall aber egal und mit beiden das Ziel zu erreichen.


Gruß

Jobst