OPV Kippstufe mit Diode - Bezeichnung gesucht

[Matt (Gast)]

Hallo zusammen,

weiß jemand, ob die Schaltung (siehe Anhang) einen speziellen Namen bzw. 
Bezeichnung hat?

Nach meinem Verständnis müsste die Funktion ähnlich einer bistabilen 
Kippstufe sein.

Wenn an Uin eine Spannung kleiner Vref anliegt, dann liegt an Uout die 
negative Versorgungsspannung V- des OPV an. Durch die Diode liegt das 
negative Potential nicht am nichtinvertierendem Eingang des OPV.
Wird an Uin eine positive Spannung größer Vref angelegt, dann wird der 
Kondensator auf diese Spannung aufgeladen und an Uout liegt die positive 
Versorgungsspannung V+ des OPV. Durch die Rückkopplung auf den 
nichtinvertierenden Eingang des OPV wird der Kondensator weiter auf die 
Spannung an Uout aufgeladen (für Uin < Uout). Die Spannung am 
Kondensator wird gehalten, selbst wenn Uin von der Schaltung getrennt 
wird (hohe Impedanz). An Uout liegt dann immer noch V+.
Erst wenn Uin auf einen Wert kleiner Vref fällt, wird der Kondensator so 
weit entladen, dass am Ausgang des OPV wieder V- anliegt.

Besten Dank.
Matt

[Michael B. (laberkopp)]

Matt schrieb:
> weiß jemand, ob die Schaltung einen speziellen Namen hat?

Schwachsinnsschaltung.

C1 überflüssig, R1 überflüssig, D1 überflüssig.

Übrig bliebt: Nichts sinnvolles.

Die Nicht-Funktion der Schaltung hängt übrigens vom Quellwiderstand der 
Eingangsspannungsquelle ab.

[Matt (Gast)]

Michael B. schrieb:
> Die Nicht-Funktion der Schaltung hängt übrigens vom Quellwiderstand der
> Eingangsspannungsquelle ab.

Danke für Deine Antwort.
Ich habe diese Schaltung aus einer bestehenden in der Praxis 
funktionsfähigen Schaltung ausgeschnitten.

Im Anhang ist das, was der Schaltung noch vorgeschaltet ist.
Über den Schalter wird die Schaltung wieder in den Ausgangszustand 
zurückgesetzt.

Also wenn die Schaltung schwachsinnig ist, aber in der Praxis 
funktioniert, wie sähe eine Schaltung mit identischer Funktion in 
sinnvoll aus?

[hinz (Gast)]

Das soll wohl ehr ein Monoflop mit einstellbarer Impulsbreite sein.

[Ralph S. (jjflash)]

Ohne das aufgebaut zu haben (meine "Analyse" der Schaltung):

Wenn Vin + Uf(d) > Vref dann Uout = Uout(max) ==> Komparator.

Wird in diesem Zustand der Taster betätigt lädt sich Kondensator auf UB 
auf und ist somit in der Spannung höher als Uout(U2)-Ud.

Mit Loslassen des Tasters entlädt sich der Kondensator über D und den 
Ausgangswiderstand U2 womit an U1(in) kurzfristig eine negative Spannung 
entsteht und am U1(out) kurzfristig (Nadelimpuls) eine negative Spannung 
anliegt.

Somit hätte man am Ausgang U1 mit Loslassen des Tasters einen 
Spannungsmarker.

Allerdings ist das nur meine erste "Schaltungsanalyse". Prinzipiell 
sieht die Schaltung schon etwas "merkwürdig" aus.

[hauspapa (Gast)]

Keine Ahnung ob das was du da hast wirklich funktioniert. U2 hat mit der 
kapazitiven Last zumindest eine Schwingneigung. Alles in  allem eine 
schräge Konstruktion die sich auf den maximalen Ausgangsstrom von U2 
verlässt. (Typ, Exemplar & Temperaturabhängig). U2 ist ziemlich sicher 
kein normaler Opamp. Eher Transimpedanz o.ä.

viel Erfolg
hauspapa

[Peter D. (peda)]

Du suchst also einen Komparator mit RS-FF dahinter. Dann nimm doch 
gleich einen 555.

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

Matt schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> Die Nicht-Funktion der Schaltung hängt übrigens vom Quellwiderstand der
>> Eingangsspannungsquelle ab.
>
> Ich habe diese Schaltung aus einer bestehenden in der Praxis
> funktionsfähigen Schaltung ausgeschnitten.

Aha.

> Im Anhang ist das, was der Schaltung noch vorgeschaltet ist.
> Über den Schalter wird die Schaltung wieder in den Ausgangszustand
> zurückgesetzt.

Und schon wird es deutlich sinnvoller. Der "harte" Schalter S1 bedingt 
R1. Und D2 ist wesentlich für die Funktion. Der Zweck von C1 ist immer 
noch fraglich. Funktionieren würde es im Prinzip auch ohne, außer man 
unterstellt, daß kurze Impulse gefangen werden sollen. Kürzer als die 
Reaktionszeit des OPV U1.

> Also wenn die Schaltung schwachsinnig ist

Deine ursprünglich Schaltung war Unsinn. Weil du wesentliche Teile 
weggelassen hast.

[Michael B. (laberkopp)]

Matt schrieb:
> Im Anhang ist das, was der Schaltung noch vorgeschaltet ist.
> Über den Schalter wird die Schaltung wieder in den Ausgangszustand
> zurückgesetzt.
>
> Also wenn die Schaltung schwachsinnig ist, aber in der Praxis
> funktioniert, wie sähe eine Schaltung mit identischer Funktion in
> sinnvoll aus?

Durch den Eingang über Diode wird die Schaltung zu einer Mitkopplung,
steigt die Eingangsspannung über VRef, springt die Ausgangsspannung von 
LOW auf HIGH und bleibt da bis der Taster betätigt wird.

Warum die primitive Selbsthaltung mit diesem Aufwand gemacht wird, ist 
schleierhaft.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Peter D. schrieb:
> Du suchst also einen Komparator mit RS-FF dahinter.

Einem Komparator mit RS-FF entspräche die Schaltung in etwa, wenn der
nichtinvertierende Eingang von U2 nicht mit dem Ausgang von U2, sondern
mit der Kathode von D2 verbunden wäre.

So, wie die Schaltung aber gezeichnet ist, geht bei einer kleinen
Differenz zwischen Vin und Vref der Ausgang von U1 – abhängig von der
Diodencharakteristik von D2 und der Kapazität von C1 – zeitlich
verzögert auf high.

Ob das Absicht oder nur ein akzeptierter Dreckeffekt ist, kann man ohne
Kenntnis der Funktion dieser Schaltung innerhalb der Gesamtschaltung
nicht beurteilen.

Auf jeden Fall sehr unschön ist der Kurzschluss, den S1 am Ausgang von
U2 verursacht.

[Matt (Gast)]

Danke für eure Antworten.

Ja, ihr habt recht aus der ursprünglichen Schaltung geht die Funktion 
nicht hervor und wichtige Teile waren nicht dabei.

Peter D. schrieb:
> Du suchst also einen Komparator mit RS-FF dahinter. Dann nimm doch
> gleich einen 555.
Sieht auf den ersten Blick genau nach dem aus was ich will. Schau ich 
mir an.

Axel S. schrieb:
> Der Zweck von C1 ist immer
> noch fraglich. Funktionieren würde es im Prinzip auch ohne, außer man
> unterstellt, daß kurze Impulse gefangen werden sollen.

Ja, genau das ist der Fall. Es sollen tatsächlich kurze Impulse 
abgefangen werden. C1 beträgt in der Schaltung 100 nF. An Vin liegen 
Impulese im Bereich von 0 bis 10V. Die Versorgungsspannung der OPVs 
beträgt +-12V. Vref beträgt 5V. Bei Impulsen von größer als 5V wechselt 
der Ausgang von -12V auf +12V, sofern der Impuls lang genug ist. Der 
Ausgang wird so lange auf +12V gehalten bis der Schalter betätigt wird.

Michael B. schrieb:
> Warum die primitive Selbsthaltung mit diesem Aufwand gemacht wird, ist
> schleierhaft.

Wie kann diese Art der Selbsterhaltung unter oben stehendem Kontext 
einfacher realisiert werden? Oder ist ein 555 die bessere Wahl dafür?

[Jens G. (jensig)]

>Auf jeden Fall sehr unschön ist der Kurzschluss, den S1 am Ausgang von
>U2 verursacht.

Entweder wurde da vom Abzeichner ein R vergessen, oder aber die 
Schaltung verläßt sich da auf einen kurzschlußfesten bzw. rel. 
hochohmigen Ausgang des U2.

[Michael B. (laberkopp)]

Matt schrieb:
> Oder ist ein 555 die bessere Wahl dafür?

Kommt auf die Versorgungsspannung und andere nicht genannte 
Rahmenbedingungen an, wie die Höhe von VRef, die Genauigkeit.

Ein ATTiny5 wird zumindest die kleinste Lösung sein.

[Matt (Gast)]

Jens G. schrieb:
>>Auf jeden Fall sehr unschön ist der Kurzschluss, den S1 am
> Ausgang von
>>U2 verursacht.
>
> Entweder wurde da vom Abzeichner ein R vergessen, oder aber die
> Schaltung verläßt sich da auf einen kurzschlußfesten bzw. rel.
> hochohmigen Ausgang des U2.

Ja, das R habe ich beim Abzeichnen vergessen. Der verwendete OPV (TL084) 
ist aber auch kurzschlussfest.

Michael B. schrieb:
> Kommt auf die Versorgungsspannung und andere nicht genannte
> Rahmenbedingungen an, wie die Höhe von VRef, die Genauigkeit.
>
> Ein ATTiny5 wird zumindest die kleinste Lösung sein.

Alles klar. Ich werde mich mal damit beschäftigen.

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

Matt schrieb:
> Peter D. schrieb:
>> Du suchst also einen Komparator mit RS-FF dahinter. Dann nimm doch
>> gleich einen 555.

> Sieht auf den ersten Blick genau nach dem aus was ich will. Schau ich
> mir an.

Im Zweifel ist ein Flipflop nach dem Komparator die bessere Wahl als den 
Komparator mit in die Selbsthaltung aufzunehmen. Der 555 ist aber nicht 
unbedingt die Idealbesetzung, schon weil man keine volle Kontrolle über 
die Referenzspannung hat.

> Axel S. schrieb:
>> Der Zweck von C1 ist immer
>> noch fraglich. Funktionieren würde es im Prinzip auch ohne, außer man
>> unterstellt, daß kurze Impulse gefangen werden sollen.
>
> Ja, genau das ist der Fall. Es sollen tatsächlich kurze Impulse
> abgefangen werden. C1 beträgt in der Schaltung 100 nF. An Vin liegen
> Impulese im Bereich von 0 bis 10V. Die Versorgungsspannung der OPVs
> beträgt +-12V. Vref beträgt 5V. Bei Impulsen von größer als 5V

Nicht ganz. Die Flußspannung von D2 geht noch mit ein.

> sofern der Impuls lang genug ist

Das ist aber ein zweischneidiges Schwert. Denn C1 wird ja auch nicht 
instantan aufgeladen. Wenn da noch ein Widerstand in Reihe zu D2 liegt 
(wäre auf jeden Fall sinnvoll, damit S1 den Ausgang des OPV nicht 
kurzschließt) dann erst recht.

Und dann meine ich mit "kurz" wirklich kurz. Ein OPV als Komparator 
dürfte Verzögerungszeiten im niedrigen µs Bereich haben. Länger braucht 
der Impuls auch ohne C1 nicht zu sein.

Ein echter Komparator an Stelle von OPV U1 hätte eine Reaktionszeit im 
Bereich von Nanosekunden (je nach Typ). Und schnelle Flipflops gibt es 
auch. Wenn es schnell sein muß, gäbe es also bessere Ansätze.