Krets för strömvarning och frågor kring negativ spänning

[Magnus_K]

Just det ja, men så länge op-ampen klarar av att source:a/sänka denna ström så känns det som att det ska vara lugnt, eller?

Ja jag tror du har helt rätt. Antagligen sitter jag och räknar med alldeles för små spänningsskillnader här, eftersom jag inte vill att shunten ska vara för stor. I nuläget har jag medvetet ignorerat detta men har det i bakhuvet men ska fundera mer på vad du skriver.

Ska tryna lite nu men ska också fundera på hur det blir att förstärka spänningsfallet över shunten med ytterligare en op-amp för att underlätta lite samt klura lite på din teori om hur man ger återkopplingen.

Måste också säga det igen. Väldigt tacksam att du/ni inte bara säger hur det ska se ut utan håller efter lite. Sen är det alltid trevligt att höra om det ens är möjligt

[MiaM]

Det behöver ju inte vara rail-to-rail, det räcker att respektive OP går till ena rail'en. För den nedre funkar t.ex. 80-tals-klassikern CA 3140, fast det finns säkert bättre moderna kretsar...
http://www.intersil.com/content/dam/Int ... a3140a.pdf


Varför vill du ha hysteres?

Jag skulle nog snarast vilja ha så att lysdioden börjar lysa vid säg 75% och sedan lyser allt starkare vid högre belastning.

[Magnus_K]

Ska se vad för op-ampar jag har hemma och om någon av dessa kan fungera som du säger.

Anledningen till hysteres är nog mest lite mer utmaning. Jag behöver egentligen inte funktionen men bara för att Nerre nämnde det så ska jag se om jag kan lösa den delen.

Vet inte riktigt om att öka ljusstyrkan är så användbart i mitt fall. Ibland sitter jag i starkt ljus och ibland i bäcksvart mörker och labbar. En sån funktion kan lätt bli svårtolkad, eller vad man kan kalla det.
Kanske att den börjar blinka när man nått max ström?

[Magnus_K]

Nej, jag skippar hysteresen. Satt och läste databladet och fick se att dom hade just detta som en "Typical Application". Det verkade vara ungefär som jag ritade; återkoppling med en resistor direkt mellan utgången och +ingången.

I databladet visar dom också en "Pulse Generator" (bild nedan) som skulle fungera ypperligt till att blinka min LED när max strömuttag är uppnått. Alltså först så tänds den vid ca 80% och vid 95% så börjar den blinka.

Har någon en idé om hur jag kan koppla ihop dessa två? Hur kan jag få min komparator att först driva LED:en men när puls-generatorn "aktiveras" så driver denna istället?
Problemet jag ser är man lär nyttja återkoppling från pulsgeneratorns utgång men eftersom denna går både hög och låg så kanske man ska klämma in ett filter på den återkopplingen?

EDIT: Nej, skippar det också för den här gången. Måste få ihop det här nu så jag hinner felsöka vidare på mitt kära skop. Återkommer med resultat!

Capture.JPG

[Magnus_K]

Tänkte jag skulle visa upp min skapelse men har lite problem. Tror det beror på att det är något i databladet jag missar.
Op-ampen jag använder är UA741CP och detta är databladet -> datablad

När jag matar 5V-slingan så mäter jag följande:

Kod: Markera allt

 
V+     5,10
V-     0
IN+    4,96
IN-    5,10
OUT    1,71 (!)

Det jag absolut inte kan förstå är varför utgången matar? Eftersom jag till och med kan mäta att den inverterade ingången är mer än den icke-inverterade så borde väl utgången mäta 0?

Det är alltså kopplat som mitt näst senaste handritade schema förutom en grön LED som ligger innan op-ampen som indikerar "spänning på". Spänningsdelaren ligger på 68k och 2M mot jord. Shunten är 0,1 Ohm och LED:ens serieresistor är 330 Ohm.

EDIT: Jag börjar fundera på om jag använder för höga värden på spänningsdelaren så när jag går på med multimetern så läser jag fel värden. Lite synd för simuleringen i LTSpice ser jättefin ut.

[MiaM]

741 är väl inte rail-to-rail på ingång+utgång?

Om OP'n inte är rail-to-rail på utgången så kommer den ge lite spänning mot lysdioden även fast den "ska" vara släckt. Seriediod kan lösa det.

[prototypen]

Funkar 741 på endast 5 volt? Tror inte det.
741 var inaktuell redan när jag gick i skolan för 35 år sedan.
741 verkar överleva tack vare internet och gamla ritningar.

Protte

[Magnus_K]

@MiaM: Jag vet (förstår) inte om den klassas som det. Om jag ger mig på ett försök till tolkning av databladet så har denna en Vcc-spann på ±18V till matningen. Swingen på utgången verkar vara ±13-14V.
Om detta gör att den klassas som rail-to-rail har jag ingen aning om.

Om OP'n inte är rail-to-rail på utgången så kommer den ge lite spänning mot lysdioden även fast den "ska" vara släckt. Seriediod kan lösa det.

Ingen blir gladare än mig om jag kan få en hint om vart jag kan läsa mer om detta "fenomen". Det är antagligen PRECIS det som händer.

@Prutte: Om Vcc-spannet är som ovan så förstår jag inte varför det inte skulle gå med 5V?

[Nerre]

Du verkar ha gjort ett tanke-fel.

Normalt matar man en OP med +/- X V. Utgången kommer då att svinga mellan + X och + X MEN med ett eller ett par transistorspänningsfall avdraget.

Matar du med +12 V och -12 V så kan utgången alltså svinga mellan kanske +10 V och -10 V. Om du läser i databladet så anges svinget vid 15 V matning (står ovanför tabellen). Och 14 V är typ, min är 12 V. Så vid 15 V matning så ska du inte förvänta dig att få ut mer än 12 V.

Nu matar du med +5 V och 0 V, alltså kan utgången bara svinga mellan kanske 2 V (2 V från 0) och 3 V (2 V från 5) ungefär. Utgången kommer alltså varken att kunna bli 5 V eller 0 V.

Det är därför vi är flera som tycker att det är bättre att mata med +/- 12 V. Då kommer utgången att svinga mellan +10 V och - 10 V. Kopplar du då lysdioder mellan JORD och utgången så får du troligen önskad funktion.

[xxargs]

Nästan vilken OP-amp som helst är bättre än µA741 som den kallades ursprungligen som verkligen kan sägas vara antik och brister i alla avseende

Du kommer förmodligen inte mycket under 2 Volt på utgången när den skall vara '0' och förmodligen också ger ut ström om man försöker driva spänningen lägre med lasten och förmodligen inte mycket över 3 Volt när den skall vara '1' och förmodligen drar ström om lasten är pull up-kopplad vid 5 Volts enkelmatning - om du har tur att utgången rör sig över huvud taget spänningsmässigt...

Förmodligen skulle en LM324 fungera bättre som i alla fall kan gå ned lägre i spänning när utgången skall vara låg - eller som tidigare nämnts och populär på 80-talet CA3140 med en utgång som kan ge valida TTL-signaler vid 5 Voltsmatning - dvs. sving nära 0 volt till ca 3.5 Volt vid 5 Volt enkel spänningsmatning.

Det fins en orsak till att Rail-to-Rail OP-ampar (dvs. utgången kan svinga från väldigt nära 0 Volt till väldigt nära 5 Volt vid 5 Volts matning och dito för 3.3 Volt etc.) börja komma på 90-talet och senare när 5-Volts enkelmatning blev en stor plattform iom. digitaltekniken - innan dess och alla typkopplingar du ser och hittar på Internet och i olika böcker förutsätter att OP-ampen är matad med +/- 15 Volt med mittjord även i kopplingarna där detta inte är utritad och man bara ser en jordsymbol och en signalspänningsingång typ som dina tidigare exempelschemor.

Sådant var så självklart och underförstått för alla, att sådant som spänningsmatning med +/-15 Volt inte ritades ut i OP-amp typkopplingarna och att gå från detta till enkelspänningsmatning med låg spänningsvärden som 3 och 5 Volt ger allehanda problem som man fortfarande år 2014 stångas med...

[Magnus_K]

Det här var ju olyckligt. Detta var något jag absolut inte hade tänkt på. Å andra sidan var detta den enda op-ampen jag hade hemma.

@Nerre: Vet inte om jag förstår schemat över en UA741 riktigt men spänningsfallet som sker mellan matningarna ser ut att vara en kombination av Vbe, Vce samt resistorer, så jag förstår nu att det blir lite tokigt.
Blir det så att då Vce "varierar" med förstärkningen så kommer inte heller "gapet" till railarna vara helt linjärt/konstant? Om så är fallet, hur i hela friden vet man då hur nära/långt ifrån railarna man kommer med en annan matning än den som nämns i databladet (15V)?

Problemet med drivningen är att när jag pluggar in atx-agget så ger den +5V på STBY-matningen. Detta är också en av de två matningar jag vill övervaka. Min tanke var också att övervakningen ska fungera med enbart denna matning så jag har möjlighet att inte slå på agget riktigt utan bara använda denna matning om jag behöver lite snabbt.
Onödig funktion men ändå.
Detta resulterar i att just denna op-ampen bara har 0 och 5V att spela med medans den andra, som övervakar -12V-matningen, kan lugnt matas precis som ni säger.

Vill ni ge förslag på några moderna rail-to-rail op-ampar? Gärna i DIP-kapsel och gärna om det finns en serie med allt från singel till "quad".
xxargs, du och MiaM nämner LM324 och CA3140. Jag ska ta en kik på dessa men det blir säkert en beställning framöver.
Av någon anledning har jag blivit helt besatt av dessa kretsar. Helt fantastisk uppfinning. Sitter och klurar på en transistormatchare just nu men det tar vi en annan gång.

[Nerre]

I de flesta fall med OP-konstruktioner så är man inte i närheten av railsen ändå. Om du t.ex. har en OP du använder för audio så matar du kanske den med +/- 9 V, men utsignalen ligger på max 1-2 V. Då har man inte problemet.

[xxargs]

"Blir det så att då Vce "varierar" med förstärkningen så kommer inte heller "gapet" till railarna vara helt linjärt/konstant? Om så är fallet, hur i hela friden vet man då hur nära/långt ifrån railarna man kommer med en annan matning än den som nämns i databladet (15V)?"

Bandet 2 V under VCC vid hög och 2 Volt över VSS vid låg är ganska konstant vid ändrad och lägre matningsspänning och användbara bandet mellan hög och låg läge krymper ju lägre spänning och vid 5 volt matning kan i stort sett försvinna eller ha max 0.5 - 1 Volt användbar sving om inkopplade lasterna har hög impedans - det är detta som händer med 741...

Nu är det inte helt sant heller då med mindre spänning så blir det mindre ström inne i chipet och tex. drivförmåga kan minska med lägre spänning även om chipkonstruktörerna försöker så mycket som möjligt att arbeta med strömgeneratorer istället för motstånd (från börja att strömgeneratorkoppling tar mindre med plats än ett motstånd på den dyra kiselytan... så man gjorde dygd av nödvändigheter att konstruera med strömgeneratorer istället för motstånd...)

---

Hur man 'vet' sådana saker kan sammanfattas med friskt kopplat och hälften brunnit under 10000 timmar och efter hand lärt sig läsa mellan raderna i databladen...

Att designa med 5Volt enkelmatat och vill mäta signaler från sensor med DC-nivå väldigt nära 0 Volt är än idag väldigt besvärligt och kräver kreaktiv tänkande och mycket noga val av komponenterna - kan man fixa bara så lite som 1 Volt negativ spänning mha laddningspump eller liknande så blir allting väldigt mycket enklare om man tex. verkligen vill nytta svinget från LSB till MSB på en AD-omvandlare då de första 10-tal mV från jord är fruktansvärt knölig att hantera utan tillgång till minusspänning, både på OP-amps ingång och utgång.

Tyvärr värderas inte den kunskapen så högt längre med tanke på hur många timmar det tar under livet att skaffa denna... till detta så har man ett bäst före datum då hjärnan blir full och det är väldigt svårt att ta in nya chip och dess för och nackdelar då för ett par decenium så kastade sig alla över en ny OP-amp i hopp att lösa de problemen man har med befintliga, men idag så kommer det hundra varianter per år och ingen orka följa dessa längre - därför pratar vi gamlingar om CA3140, 3403, LM324, TL071 etc. ännu idag men har svårt att kläcka ur sig beteckningen på någon bra Rail-to-Rail OP-amp då vad man än säger så är dom redan för gamla... ungefär

Man får titta på vad Analog Device, Maxim och National semiconductor etc. har att erbjuda vid designtillfället - ta hem sampel och prova och se om de möter sina egna krav...

många av dessa har också spice-modeller och man kan prova sin lösningsidé den vägen i en simulator innan man får hem samplen.

[Magnus_K]

Förstår vad ni skriver.
Vet att ni skrivit sen tidigt i tråden att det rekommenderas +/- matning och nu hänger jag verkligen med på varför. Tack för alla förklaringar!

Jag ska kika runt lite xxargs men det kanske blir för tufft för mig att designa något liknande så jag får nog tänka om och helt enkelt slå på hela kretsen från början och mata båda med +/-12V från början. På så sätt slipper jag också byta ut OP-amparna som jag för övrigt lödde dit direkt istället för i socklar.

Får se vart det slutar men nedan är en bild på gårdagens mekande. Tjejerna hjälpte till att fläta lite också
Det är en grön LED för "PSU_OK", alltså regleringen igång. En grön för matning på. En röd för strömtröskel på +5V STBY och -12V matningen.
En switch ska monteras i dosan och headers är monterade som uttag.

OBS: Är fullt medveten att kabelarea mellan PSU:n och kortet är dimensionerad för all ström agget kan ge medans jag gått ner till mycket mindre på kortet. Varför? Inte en aning. Dom ville fläta och jag kommer aldrig ta ut 10A

DSC_2502.jpg

[opampen]

Magnu K. Ja, vi får se hur det blir! Men det borde fungera om du ändrar enligt tidigare rekommendationer. Men kan som tidigare sagt klart rekommendera CA3140, TL071 (TL72 dubbla op i samma kapsel), rent allmänt om du ska titta på nya projekt. Dessa passar till dom flesta lösningar och är säkra kort.

Så du är intresserad av en transistormatchare? Jag tittar på ett nytt projekt-en transistor provare dels för att kunna matcha olika transistorer mot varandra men även att kunna se förstärkningsfaktorn Hfe, samt läckströmmar Iceo och Icbo, pinkonfigurering och NPN/PNP-typ. Men det ligger så länge i sin linda, så vi får se hur lösningen blir. Kanske skapar jag en tråd lite längre fram om det.