Frohe Weihnachten zusammen, ich hab mir eine Vorverstärkerschaltung mit anschließendem Limiter als ADC Schutzschaltung gebaut die ein Signal auf 3,3V begrenzt. - Laut Beschreibung der Org Schaltung wird das Signal dabei vorher aber nicht verändert - verwendet wird dort ein LT 6015. LINK: https://www.analog.com/en/technical-articles/op-amp-precision-positive-negative-clipper-using-lt6015-lt6016-lt6017.html# Ersatzweise habe ich einen LM324 verwendet der über 2x 9V Batterien betrieben wird. Im Plott ist Rot der Vorverstärker Output, Grün der Output des Limiters. Der Vorverstärker erreicht bei max 240mV Eingangsspannung seine Vollaussteuerung. Die µC Versorgung läuft über USB, die dort abgegriffene Referenzspannung für V4 (vom Teensy 3.2) schwankt zwischen 3.28 - 3.32V, je nach USB Belastung. In der Simulation Funktioniert die Begrenzung auch mit dem LM 324 richtig, auch wenn Ue zB auf 0.8V oder noch mehr erhöht wird bleibt Ua auf 3.3V, - auf dem Breadboard funktioniert das nur ansatzweise... Die Frage ist warum ? Das Sinussignal wird dort erst ab 3.52V abgeschnitten, erhöht sich aber mit größer werdendem Eingangssignal trotzdem noch weiter... Wenn V3 zB auf 0,8V erhöht wird, oder die USB verbindung getrennt und neu gesteckt wird- steigt Ua bis auf deutlich über 4V - sehr schlecht für den µC... Testweise habe ich den Schaltungsteil mit D3 / D4 zusätzlich auch am Ausgang verwendet, allerdings ohne erkennbare Änderung... Wie kann die Schaltung (mit LM 324) so geändert werden damit das Signal auch auf dem Breadboard zuverlässig auf max 3.3V für den ADC begrenzt, vorher aber nicht verändert wird ? Grüsse
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OP-Modelle in LTSpice sind in Grenzbereichen nicht genau wie reale Bauteile. Hier könnte es sein, daß der Eingangswiderstand von 1k etwas gering ist und die OPs nicht mehr voll aussteuern können. Versuche mal R1 auf 3k3 zu erhöhen. Was passiert?
Ralf F. schrieb: > Testweise habe ich den Schaltungsteil mit D3 / D4 zusätzlich auch am > Ausgang verwendet, allerdings ohne erkennbare Änderung... D3 und D4 haben keinen Einfluss auf das Geschehen.Die koennten erst dann wirksam werden,wenn der OP-Ausgang vom Vorverstaerker 9V oder -9V unter/uebersteigen wuerden,was ja wohl nicht moeglich ist.... Hab die (Analog Device)Schaltung auch mal simuliert.Sie funktioniert offensichtlich auch mit dem LM358(Bruder vom LM324) - allerdings mit meinem Model nur bis zu +/- 8V. Bei +/-9V bekomme ich ueberhaupt kein Ausgangssignal.Entweder taugt mein Model nichts oder es gibt da noch einige Ungereimtheiten mit der OP-Auswahl: siehe auch die technische Erlaeuterung zur asc-Datei.
Ralf F. schrieb: > Wie kann die Schaltung (mit LM 324) so geändert werden damit das Signal > auch auf dem Breadboard zuverlässig auf max 3.3V für den ADC begrenzt, > vorher aber nicht verändert wird ? Ich habe Deine Schaltung getestet, mußte mir aber ein Modell suchen und bin auf den LM358 gestoßen. Er soll ein halber LM324 sein. Die Modell-Datei ist sogar von Helmut Sennewald zumindest geprüft worden. Beitrag "Re: spice model zum binden" Also, mit der Simulation ist alles in Ordnung. Du stellst die falsche Frage. Frag Dich mal, was habe ich auf dem Breadboard nicht richtig gemacht. mfg Klaus
Klaus R. schrieb: > Er soll ein halber LM324 sein. Ja ist er. Hab eben dein LM358-Model genommen und - festgestellt, dass mein Model anders reagiert.Aber ich wuerde sagen,dass die Schaltung als solches funktionieren sollte - was es auch mit meiner Simulation tat.
Hallo Helge, danke für den Tipp mit R1 ! Ich hab das mal mit verschiedenen Werten für R1 getestet (alle Widerstände 1% Metallfilm, vorher gemessen): R1 Ua U vor R1 221 4.00 11,2 470 4.00 13.8 982 4.00 14.4 1,97k 4.00 14.8 3.3k 4.00 14.8 4.75k 7.2 15.4 9.7k 4.00 15.4 19.5k 4.00 15.4 47.22k 6.88 15.6 95.5k 4.00 15.4 Bis auf die beiden Aussreißer bei 4.75k und 47.22k ändert sich leider nix... Grüsse
Hallo Klaus, den LM 358 hatte ich mit der Schaltung in der Simulation auch erfolgreich getestet... Grüsse
Hallo Toxic, danke für den Hinweis ! In der Original Vorverstärker Schaltung von Roland ist leider kein Diodentyp angegeben... - die sollten dort wohl als ESD Schutz wirken... Welche Diode wäre dafür sonst zu empfehlen ? Original hatte man damals einen UPC4570G verwendet. Bis auf den LM 324 und den anderen Wert für die höhere Verstärkung mit R4 ist die Schaltung sonst identisch. Grüsse
Klaus R. schrieb: > Du stellst die falsche Frage. Frag Dich mal, was habe ich auf dem > Breadboard nicht richtig gemacht. Hab ich schon, - und nicht nur einmal... Grundsätzlich funktionieren beide Schaltungen auch auf dem Breadboard. Das Spricht schonmal für die richtige Verdrahtung.- Einzig die Begrenzung macht nicht genau das was Sie soll... Wenn die wie in der Simulation arbeiten würde wäre ich schon zufrieden. Andere Werte für R1 führten leider auch nicht zur Lösung. Weitere Lösungs Ideen ?
Naja, der LM358/LM324 ist kein Audio-OpAmp und hat neben starken Übernahmeverzerrungen auch viel weniger Bandbreite als der LT6015. Ferner ist die Leerlaufverstärkung des LT6015 ebenfalls deutlich höher als beim LM358. Also insgesamt ist der LM358 Faktor 30-100 schlechter als der Original-Verstärker. Es würde mich nicht wundern wenn sich der LT6015 deutlich besser in der Schaltung verhält. Gruß Anja
Hi Anja, es ging mir bei der Schaltung auch nur ganz am Rande um Audio. Das Signal kommt zwar später mal von einem Gitarrenpickup - der soll aber gar nicht wiedergegeben werden. Mich interessiert von diesem Signal nur die Amplitude und deren weiterverarbeitung im MikroController... Leider gibts die LT 6015/16/17 nicht als DIP sonst hät ich den verwendet - daher erstmal die "Notlösung" mit dem vorhandenen LM 324. Simulation und Breadboard unterscheiden sich durch die Art und Weise wie begrenzt wird. In LTSpice bleibt Ua auf 3.3V auch wenn Ue dramatisch steigt. Im Testaufbau beginnt die Begrenzung erst bei 3,52V, dort wird mein Sinus Testsignal abgeschnitten. Erhöhe ich das Testsignal dann noch weiter (wie in der Simulation) habe ich zwar immernoch die abgeschnittene Kurvenform, aber mit einer Amplitude bis gut 4.00 V... Zwischen Theorie und Praxis liegen hier also 0.7V... Grüsse
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Sehr seltsam. Was mir am steckbrett ma nen halben Tag sucherei bescherte, war ein leicht verschmutztes Widerstandsbeinchen. Die Klebe war dann im Steckbrett drin. Was anderes fällt mir nicht mehr ein dazu :/
Hallo Helge, danke für den Tip, kann ich aber soweit ausschließen da ich die Schaltung mit anderen identischen Bauteilen an andrer Steckbrett Position inzwischen nochmal aufgebaut habe. Die Symptome sind die gleichen... Auch ein auftrennen vor dem Limiter und direkte Signaleinspeisung bringt keine Änderung... Nicht das ich hier falsch verstanden wurde / werde: Die Schaltung ist nicht mitdem LT6015 sondern mit LM 324 aufgebaut ! Als weitere denkbare Fehlerquellen bleiben jetzt eigentlich nur noch eine Unsymmetrie in der Versorgungsspannung (Batterien sind neu, Differenz 50mV...)oder der LM 324 selbst... Ansonsten gehen mir so langsam die Ideen aus... Grüsse
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Ralf F. schrieb: > Leider gibts die LT 6015/16/17 nicht als DIP Es gibt so schöne Adapterplatinchen von SMD auf DIP (extra fürs Steckbrett). Gruß Anja
Ralf F. schrieb: > Ansonsten gehen mir so langsam die Ideen aus... Die TL071/72/74 sind dem LT6015 ähnlicher als ein LM324. https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl071.pdf Open-loop voltage gain typ. 125 dB GBW 5,25 MHz Utility-gain bandwidth 3 MHz Short-circuit current ±26 mA Beim Offset ist er nicht so gut wie der LT6015. Aber das stört Dich nicht. Ich würde den Tipp von Helge ernster nehmen. Der LM324 sollte eigentlich funktionieren, auch wenn er nur bestenfalls 100 dB Verstärkung hat und die Bandbreite unter 1 MHz liegt. Wenn Du eine Lochrasterplatine hast, dann baue damit Deine Schaltung auf. Früher habe ich in der Regel freitragende Schaltungen ohne Platine zusammengelötet. Das sah dann wild aus, war aber funktionssicherer als ein Breadbord. Steht Dir ein Oszi zur Verfügung? Ich hatte mal vor Jahren eine fertige Platine mit LM324 von ELV gekauft. Es waren mehrere Kanäle um mittels PTC Temperaturen zu messen. Eigentlich simpel. Aber die Dinger waren am Schwingen. Das sollte man jedoch in der Simulation auch sehen können, wenn das Modell nicht geschönt ist. mfg Klaus
Klaus R. schrieb: > Die TL071/72/74 sind dem LT6015 ähnlicher als ein LM324. Hallo Klaus, danke für den Tip pmit den TL071/72/74, werde ich mal testen. Bandbreite brauch ich nicht viel da die zu messenden Signale im Bereich von 30 bis 400 Hz liegen. Oszi(Rigol 1054Z), Lochraster, Signalgenerator etc stehen mir zur Verfügung. Grüsse
Gruss zum Morgen Waren in dem Thread jetzt die Schutzdioden oder das ganze Konzept gemeint, ja mitbasteln macht auch spass. PS. Bei den Steckbrettern früher konnte man noch die Kontakte herausnehmen und pflegen, aber 50 Mark hab ich da in Erinnerung. Bei den Schutzdioden gibt's es auch Konzepte mit JFET (Diode/n) oder BJTs mit Vorteilen. Finde aber das ist ein spezialisiertes Thema bz. Kapitel. Noch einen schönen Sonntag Dirk St.
Ralf F. schrieb: > In der Original Vorverstärker Schaltung von Roland ist leider kein > Diodentyp angegeben... - die sollten dort wohl als ESD Schutz wirken... Wenn eine elektrostatische Entladung am Ausgang des ersten Op auftritt, bestehen ganz andere Probleme. In einer Schaltung werden grundsätzlich nur nach außen führende Signale vor ESD geschützt. Und die Ausgangsspannung vom Op kann sowieso nicht größer als seine Versorgungsspannung werden. kurz: Wie kommst du auf D3 und D4?
Wolfgang schrieb: > Wie kommst du auf D3 und D4? Die sind in dieser Schaltung überflüssig. mfg Klaus
Ralf F. schrieb: > Zwischen Theorie und Praxis liegen hier also 0.7V... []Du hast den Teensy-GND mit dem GND der Schaltung verbunden, also nicht nur an der Stelle AGND und OPVPin10, sondern auch deren Schaltungsmassen!
2aggressive schrieb: > []Du hast den Teensy-GND mit dem GND der Schaltung verbunden, also nicht > nur an der Stelle AGND und OPVPin10, sondern auch deren > Schaltungsmassen! V4, die Referenzspannung, liefert ja auch der Teensy. AGND vom Teensy und GND von V4 Ist schon der Bezugspunkt für den Limiter und sollten gleich sein. Nur, über OPVPin10 wird auf 0 V begrenzt und das negative Potential abgeschnitten. Und über OPVPin5 erfolgt die positive Begrenzung, die der TO beklagt. mfg Klaus
Klaus R. schrieb: > AGND vom Teensy > und GND von V4 Ist schon der Bezugspunkt für den Limiter und sollten > gleich sein. Ja, sollten :D Dabei nur den AGND vom Teensy an OPVPin10 anzuklemmen reicht nicht aus zur Verbindung der GNDs. Damit der Limiter von beiden Begrenzungspegeln weiß muss GND auch an GND angeklemmt werden, sonst wird das nichts, deswegen der Checkpoint.
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2aggressive schrieb: > Damit der Limiter von beiden Begrenzungspegeln weiß muss GND auch an GND > angeklemmt werden, sonst wird das nichts, deswegen der Checkpoint. Ja, es sind oft die unvollständigen Schaltpläne. Man ergänzt sie im Kopf, weiss aber nicht ob der TO auch so gedacht hat. Sie Simulationen laufen (mit den richtigen Modellen) so gut. Die Ansprüche sind ganz normal. Daran kann es nicht liegen. Da passt Deine Idee schon ganz gut hinein. Über GND fließen fast keine Ströme. Die beiden Limiter ziehen abwechselnd bis zu 7 mA, mal von +UB und mal von -UB und schicken dies über den 982R Widerstand zum ersten OPV, der dies aufnimmt. Würde der leicht in die Sättigung kommen, dann funktionierte die Begrenzung auch nicht mehr exakt. Aber es sind ja nur 7 mA. Und 0,7 V / 7 mA sind 100 Ohm. Einen solch hohen Innenwiderstand wird der doch wohl nicht haben? Nun gut, der erste OPV-Schaltung hat 31,5 dB Verstärkung. Der OPV verstärkt mit min. 94 dB bis max. 100 dB. Mit 62,5 dB sollte der LM324 noch einen ausreichend kleinen Innenwiderstand haben. Die Frage ist, wie stabil ist die Teensy Referenzspannung? Wenn der TO eine Überhöhung von bis zu 0,7 V gemessen hat, kann es an einer Referenzspannung auch nicht liegen. Ich hatte mir jetzt noch einmal das Datenblatt angesehen und jetzt schaute ich genauer auf Output Current. Im Sink macht der min. 5 mA und max. 8 mA! Das ist für diese Konfiguration etwas schlapp. So kann man sich auch eine Erhöhung von 0,7 V erklären. Gerade der negative Strom begrenzt den positiven Anstieg im Limiter. Anstelle von 982R würden 1,5 K schon besser passen. Statt 7 mA sehe ich jetzt 4,8 mA. Ein verspätetes Weihnachtsgeschenk für Ralf. mfg klaus
Klaus R. schrieb: > 2aggressive schrieb: >> Damit der Limiter von beiden Begrenzungspegeln weiß muss GND auch an GND >> angeklemmt werden, sonst wird das nichts, deswegen der Checkpoint. > > Ja, es sind oft die unvollständigen Schaltpläne. Man ergänzt sie im > Kopf, weiss aber nicht ob der TO auch so gedacht hat. Oder so gemacht/aufgebaut hat. > Über GND fließen fast keine Ströme Trotzdem wird das Potential -als solches- unbedingt gebraucht. Ansonsten müssen Klammerdioden reingreifen (zufällig 0,7V???) Der TO hat ein Breadboard, welches prinzipiell rennen müsste, aber ihn zur Verzweiflung bringt. Also malerweise bedenkenlos funktionieren sollte. ---Die Simulation verbindet alle GND automatisch. Ein Breadboard leider nicht. Klaus R. schrieb: > Ein verspätetes Weihnachtsgeschenk für Ralf. Mal sehen wo genau der Fehler liegt. Warten auf Ralf. Mir ist es egal, Hauptsache der Fehler wird gefunden, und ich habe Recht :P ROFL
Genug gefrotzelt, Nachtrag zur Technik: "Innenwiderstand" ist praktisch egal, als Komperator betrieben klemmt der LM324 diese 7mA in beide Richtungen, also +/-7mA völlig problemlos weg. Auch wenns 9mA werden sollten. Komparatoren von aussen: Natürlich nur, wenn die GND-leitung seiner Treiber/Versorgung/Referenz-GND auch diese zu klemmenden Spannungen (ohne Verfälschung des Wertes der zu klemmenden Spannungen) erfassen kann.
2aggressive schrieb: > als Komperator betrieben klemmt der LM324 diese 7mA in beide > Richtungen, also +/-7mA völlig problemlos weg. Auch wenns 9mA werden > sollten. Komperator? Könnte man im ersten Moment annehmen. Der Komperator hat aber eine sehr hohe Verstärkung. Der Limiter ist wie ein Inverter aufgebaut, wie der erste OPV der ca. 31 dB Verstärkung hat. Hier haben wir R1 mit 982R und die Diode in der Rückführung. In Sperrrichtung haben wir einen Komperator, in Flußrichtung tritt die Begrenzung ein. Ich hatte zu meiner besseren Übersicht statt einen Sinus ein Dreieck verwendet. Es wird der Strom durch R1 dargestellt. Wohlgemerkt, dieser Strom muß vom ersten OPV aufgenommen werden können und zwar vollständig ohne Sättigungseffekte. Sonst funktioniert die Begrenzung nicht so perfekt und wir haben eine Erhöhung. Den Dreieck sieht man auch im Strom und zwar linear zur Spannung, vergleiche mit Vout. Das Wechselspiel zwischen beiden Limiter ist schon Interessant. In dem Bereich wo beide Dioden keinen nennenswerten Beitrag leisten, speist R1 einfach weiter Strom ein, so daß das Trapez Vout nicht einknickt. Ohne Buffer am Ende der Kette würde das so nicht funktionieren. Das zeigt auch, man sollte R1 nicht zu groß wählen. Jetzt weiß ich auch warum ich in den 80iger auf den CA3140 gekommen bin, Output Source 40 mA, Sink 18 mA. Die TL07x Familie war dann etwas billiger und lieferte auch genügend Strom bei ähnlicher Bandbreite. Beim LM324 muß man wirklich das Datenblatt genau lesen. Da haben die jeden Cent gespart. mfg Klaus
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