Na gut, ich seh's ein, mit dem P-MOSFET ("verkehr herum") ist es wohl doch am besten. Aber wo schließe ich das Gate an? Ich raff das irgendwie nicht
Mir ist aufgefallen, dass die Beschaltung des OP ja viel einfacher geht, weil man ohne MOSFET zwischen Shunt und GND den OP ja als ganz normalen nichtinvertierenden Verstärker schalten kann. Und an den Eingang einfach das RC-Glied gegen GND. Brauchts dann zusätzlich das RC-Glied am Ausgang auch noch?
Das Gate vom MOSFET kommt an GND, bzw. zur Begrenzung der Spannung an einen Spannungsteiler zwischen GND und Drain.
Die alte Version der OP Schaltung war nicht nur komplizierter, sondern hatte sogar einen Fehler : die Anschlüsse am Shunt waren falsch herum, die Ausgangsspannung wäre negativ - sofern der OP das zugelassen hätte.
Wenn man die beiden Anschlüsse tauscht, ist der Unterschied auch nicht mehr so groß - es fehlt jetzt der eine Widerstand, der das Eingangssignal ein bisschen runter teilt, und der GND Anschluss ist halt nicht mehr beim Shunt eingezeichnet, auch wenn er auch in der neuen Schaltung da sein sollte. Die Frage ist also ob man den einen Widerstand mehr haben will, für eine Differenzverstärkung und damit weniger Einfluss von Spannungsabfall an der GND Leitung. Das RC Glied am Ausgang des OPs hat schon einen Vorteil weil es Rückwirkungen des ADs auf den OP reduziert. In der neuen Schaltung wäre auch noch ein Kondensator parallel zu R3 hilfreich, um die Verstärkerschaltung selber langsam zu machen.
MOSFET-Sache: Das Gate hängt jetzt auf ~-15V. Das sollte ja passen, oder?
OP: Oh ja stimmt, der war falsch herum.. Habs jetzt geändert und die Widerstände R3 und R1 aufgeteilt und einen Kondensator dazwischen. Passt die Schaltung jetzt so? Wie müsste man denn die Bauteile dimensionieren, also vor allem C4 und C6? Und sollte man noch ein RC-Glied zusätzlich ganz hinten an den Ausgang?
So wie die Schaltung ist, könnte man sich das aufteilen der Widerstände wohl schon sparen - macht bei der gedrehten Form weniger Sinn. Das RC Glied am Ausgang wäre mir lieber. Auch bringt C4 so eine Störung auch auf den Inv Eingang. Ein Kondensator nach GND hält dagegen die Störungen ganz vom OP fern. Den Kondensator C4 kann man dann einfach Parallel zu R4 setzen.
Die Dimensionierung sollte so sein, dass C4 = C6 und R4 = R2 und R1=R3. So super genau muss es bei den Kondensatoren nicht sein - das Gleichtaktsignal ist ja eher klein. Die Passende Grenzfrequenz richtet sich danach was der µC mit dem AD einlesen soll. Wenn es um den mittleren Strom geht, dann eher etwas mehr Filtern also etwa R4*C4 = 1 ... 10 ms , also etwa 10 K und 100 nF...1 µF. Viel mehr als 100 nF wird von der Baufor vermutlich schlecht - 1 µF als Keramik ist von den Eigenschalten oft nicht so toll. Damit es nicht zu nichtlinear wird lieber einer für 25 V oder mehr. Wenn der µC dagegen den Spitzstrom oder so erfassen soll, dann halt eine höhere Grenzfrequenz so etwa R4*C4 = 5 bis 10 µs also 10 K und 500pF ... 1 nF - dann aber auch ein schnellerer OP (>=1 MHz). An den Ausgang des OPs eher so mit 5-10 K und ähnlicher Kapazität, aber bevorzugt nicht weniger als 10 nF - da dann lieber 10 nF und 1 K als 10 K und 1 nF. Ob man den Kondensator dann auch wirklich bestückt ist ggf. noch eine andere Frage.
Soweit mal vielen Dank...
Zur Gegenfrequenz von R4/C4 bin ich grad etwas verwirrt: Hier sind ja Kondensator und Widerstand parallel. Ich dachte, bei einem RC-Glied, bei dem man mit T = R * C die Zeitkonstante berechnet, sind die beiden so verschaltet. Dann müsste man ja R1/C4 (im neuen Schaltplan) nach der gewünschten Zeitkonstante auslegen, oder?
Für sich betrachtet ist es richtig, dass R4*C4 nicht die Grenzfrequenz festlegt. Da ist es tatsächlich C4*(R3 ||R4) die passende Zeitkonstante - nicht wegen der Frage in Reihe oder Parallel, sondern es ist einfach die Impedanz des Spannungsteilers - deshalb auch die Parallelschaltung der Widerstände, was im wesentlichen vom kleineren R3 =R1 dominiert wird.
Für den Differenzverstärker als ganzes sind es allerdings C4=C6 und R4 = R2 die die Grenzfrequenz festlegen. Auch wenn es vielleicht anders aussieht ist das ganze nur ein Tiefpass 1.Ordnung. Der Hauptteil kommt von C6 und R2 - das man bei C4 und R4 die selben werte hat sollte vor allem dafür das die Gleichtaktunterdrückung gut bleibt und die Tiefpasswirkung auch weiter zu hohen Frequenzen wirkt. Die Tiefpasswirkung vor dem nicht inv. Eingang des OPs ist da mehr ein schöner Nebeneffekt.
So wie die Schaltung ist, hat man 160 Hz Grenzfrequenz von der Schaltung um den OP und dann noch einmal 16 kHz vom RC Glied dahinter.
Also irgendwie raff ich das nicht mit der Zeitkonstante, weder in noch nach der Schaltung.
In der Schaltung: wenn t = C4 * (R3 || R4) = 100n *(1k || 10K) = 100n * 0,91k = 0,091 ms = ~10 Hz
Und nach dem OP: ??
Von der Anzahl/Beschaltung der Bauteile kann man das jetzt so lassen? Die Werte kann man ja auch festlegen, wenn das Layout fertig ist.
Berechtigungen
Zitieren
Lesezeichen