Komparator problematik

[moppe]

Komparator

Har för avsikt att med en op-amp kopplad som komparator jämföra två spänningar. I normalfallet är båda spänningarna approx. +12V DC . På en av ingångarna måste en förändring från 0 till 4 Mohm kunna registreras snabbt. Den matningspänning som finns tillgänglig är + 24V DC. Kretsen som i ett första läge använts, LM741, har därför kopplats för enkel matningsspänning. Detta har fungerat - till viss del - nöjaktigt men kretsen har ju dessvärre en del svagheter som exempelvis slewrate 0,5V/us samt Rin = 2 Mohm.
Det kan ju även sägas att det finns renodlade komparatorkretsar för enkel matningsspänning som t.ex. LM311 men denna krets är ju dessvärre inte speciellt högohmig på ingången (1 Mohm).
Efter denna inledning kommer då min fråga: är TL 051, eller kanske ändå bättre CA 3140, lösningen på mitt problem?
Eller haltar resonemanget på något fundamentalt sätt?

/novisen



Edit: Rubrik / blueint

[xxargs]

Med sådana snabbhetskrav och höga drivimpedanser så är det svårt att få snabbhet pga. kapacitiva kablar etc. på vägen mellan mätobjekt och OP-amp. även OP-ampens ingångskapacitans spelar in om du vill ha snabbhet

tex. 4 MOhm och 200 pF i sammanlagd sladd och op_amp ingångskapacitans ger tau på 0.8 us bara det...

snabbhet och hög impedans är helt enkelt ömsesidigt uteslutande parametrar och den första frågeställningen är varför övh. mäta 4 MOhm... Funderat på om det fins det någon annan mätmetod som ger samma resultat men lägre källimpedans ???

kort sagt du får beskriva vad du egentligen vill göra...

[moppe]

Bilden nedan bör illustrera vad jag vill göra. Vad som visas är en del av ett så kallat överslagsskydd och som namnet mycket riktigt antyder så skall vid överslag i dielektrikumet en triggsignal per omgående erhållas på transistorn. Ett överslag är ju per definition lågohmigt så detta bör rätteligen inte medföra några problem. Men till yttermera visso skall även signal erhållas när verktyget och jord beröres samtidigt av en operatör. I det senare fallet har vi då en högohmig anslutning mellan de båda elektroderna.
Det skall väl direkt sägas att efter lite ”cut-and-try” så erhölls ett godtagbart resultat med den komparatorkoppling som visas.
Men då jag sedan tidigare har mycket goda erfarenheter av detta forum så mottages med stor tacksamhet förslag på alternativa lösningar.

http://web.telia.com/~u54302644/

[xxargs]

1:
Ditt schema bör ha alla komponenter numrerade R1,R2,R3... för motstånd, C1,C2,C3... för konding etc. - mycket enklare för oss andra i svaren att skriva motstånd R1 bör höjas till 4 MOhm istället för motstånd 220 kOhm upptill på höger sida i schemat bör höjas till 4 MOhm etc.


2:
Din ingångsimpedans bestäms nu av de båda 220kOhm-motstånden som tillsammans ger 110 kOhm ingångsimpedan på minusingången - att byta OP-ampens inimpedans från 1 till tex 5 MOhm kommer inte att påverka kopplingens ingångsimpedans mer än högst marginellt då de båda 220k motstånden är den dominerande belastningen



3:
Har du verkligen provat kopplingen - dioden mellan utgång och pluss-ingång ser ut att ge oscillation på OP-ampen i vissa intervaller när ingångsspänningen på minusingång är något högre än plus-ingången när den är högimpedivt matad (> 2 MOhm) samt att spänningen inte går ned till ~1 Volt utan tvärt om blir högre ju högre minusingången spänning är pga oscillering - iallfall i simulatorn.

Jag tror att du gör felet att försöka lösa alla problem på en gång - gör ev. självlåsningskretsar etc. med extern logik (som är jättesnabb) efter istället för att försöka lösa alla önskemål i samma koppling.


4:
Om du tänke kunna mäta 4 MOhm - varför har du den nedre 220 kOhm-motståndet - den tar bort all känslighet för att kunna mäta 4 MOhm säkert då 220 kOhm//4MOhm ger 208.5 kOhm => du får en växling av 11.47 kOhm eller 0.314 Volt spänningsändring när vertygets impedans går från oändligt till 4 MOhm impedans.

Byte du ut den övre 220 kOhm motståndet från 220 kOhm till 4 MOhm och tar bort den nedre 220 kOhm-motståndet helt så hade du fått nära 12 Volt spänningsändring på ingången när du går från oändligt till 4 MOhm impedans på verktyget. - OP-ampen LM301 klarar mycket väl av att minusingången hålls hög via en 4 MOhm motstånd (ger ungefär 23.4 volt på minusingången vid 24 volt matning - så den har tämligeen hög ingångsimpedans).

skall du har någon form av hysteres så att den inte hoppar fram och tillbaka när den står på gränsen för omslag så kan du sätta en högvärdig motstånd (många MOhm) mellan utgång och plus-ingång


5:

Om du tänker använda komparator istället för OP-amp (är ofta snabbare) så är dom ofta av open collektortyp på dess utgång

---

Prova att använd en spice-simulator och simulera dina kopplingar - det spar mycket tid och du tar bort som värsta kopplingsgrodorna - har man självsvängbningstendenser i simulatorn så är det stora chanser att dessa också finns i verkligheten - även om du inter ser dom just när du mäter - eftersom dina mätprobar påverkar miljön med sin belastning.

För den här typen av småkoppel så går student/demoversionerna bra även om du får leta efter modellerna för tex LM301 och stoppa in dom i programmet manuellt. Komponentbiblotekerna som följer med demo är mycket strippade oavsett tillverkare av simuleringsprogram.

Jag använder microcap från spectrum software.

[AndersG]

Jag använder microcap från spectrum software.

Jag antar att du använder fullversionen?

[xxargs]

Schemorna av den här storleken går bra att simulera med äldre demoversioner av microcap tom. mc7 - även om just denna ligger precis på den berömda... observera att det är riktiga OP-ampmodeller av ua741 i den här schemat och inte 'ideala' op-ampar som bara var möjliga i dåvarande Pspice-demot då en enda 'komponent' av ua741 i Pspice tog slut på dess tillgängliga antal noder i demot...

Och jag kan säga att det är ytterst sällan man behöver mer antal komponenter än ovanstående schema då åtm. jag sällan simulerar mer än små delsystem typ för att studera den här trådens problem med 1 OP-amp och 7-8 externa komponenter, dimensionera en strömspegel etc..

Det som är jobbet med demoversionerna är att man måste jaga alla spicemodeller för använda komponenter på nätet och koppla till symboler då antalet komponenter som följer i komponentlibbarna är ytterst skralt. Även om spectrum software indikerar annat så är dom flesta (alla?) medföljande komponentmodeller av publik natur och hämtad från olika komponenteleveratörers officiella publikationer.

Problemet för någon av er som är sugen att prova på är att alla spectrums demoversioner av Microcap har hetat 'demo.zip' sedan mitten av 90-talet och det är närmast omöjligt att få tag på äldre demoversioner än den nyaste - som nu är mycket hårdare snöpt och definivt inte klarar lika stora scheman som ovanstående schema längre.

Den som letar lite mer hittar också 'upplåsta' versioner, men om man använder dessa eller inte är upp till var och en...

PS: schemat ovan är ritat och simulerat på demoversion av microcap ver 5 eller 6 runt 1995 innan crackade fullversionskopior började snurra runt på Internet...

[moppe]

Jag förmodar att det även via forumet går bra att skicka ett tack.
Därför. Tack för ett väl genomarbetat och fylligt svar på de funderingar jag framförde.
Undertecknad kommer säkerligen att framgent återkomma med fler funderingar.

/Lars