Spitzenwertgleichrichter

Hallo,

1.)
Ich habe vor einiger Zeit diese zwei Gleichrichterschaltungen im Netz gefunden und auch schon getestet. Beide funktionieren sehr gut.
Und weil die Schaltungen bis zum ersten OP ersten eigentlich gleich sind, habe ich mir gedacht, dass ich diesen ersten Teil mit jeweils den zweiten Teil des Spitzenwert, bzw. des Effektivwertgleichrichter kombinieren könnte. Ich habe das ganze dann auch aufgebaut, aber es hat nicht funktioniert. Weiß jemand warum?
Was muss ich machen damit es funktioniert?

2.)
Die Gleichrichterschaltungen sind für ein DVM.
Ich habe zuerst den TL072 verwendet, aber mit dem komme ich zum einem nur auf bis zu 20kHz und zum anderen ist der Offset-Anteil zu hoch.
Also habe ich angefangen einen Instrumentenberstärker mit einer hohen Bandbreite zu einem günstigen Preis zu suchen- vergeblich...
(die meisten mit diesen Ansprüchen kosten über 25 Euro/Stück, und das ist mir zu teuer)
Kennt jemand ein günstiges OP (unter 15 Euro) mit min. 100-200kHz und einem niedrigen Offset?
Oder kann jemand ein solches für mich finden?

Hoffentlich könnt ihr mir weiterhelfen.
Ich freue mich auf eine Antwort!

fg Pfiff

Hallo Pfiff,
ich weiß nicht genau, wie du die beiden Schaltungen "kombiniert" hast. Was sicher nicht geht, ist, das man die beiden 2ten OPs parallel gleichzeitig an den ersten OP schaltet.
Grund: der 2.OP koppelt einen Teil seines Ausgangssignals auf den invertierenden Eingang zurück (das passiert genau in dem Schaltungsteil, in dem sich die beiden Schaltungen unterscheiden). Bei Parallelschaltung würden sich die Rückkopplungen gegenseitig beeinflußen und überlagern.
Gruß Uli

Und was ist wenn ich die Schaltung vom R3 (100K) weg parallel zu den anderen schalte?
Es muss doch eine Lösung geben ohne dabei beide Schaltungen in voller Länge zu verwenden.

Ich suche übrigens immer noch einen passenden OP.
(Unter 15 Euro, min. 100-200kHz, niedriger Offset)

Vielen Dank so weit.

Hallo Pfiff!

Ab R3 kannst Du die Schaltung parallel schalten. Also die Schnittstelle ist die linke Seite von R4 und R3.
Übrigens ist die linke Schaltung kein Effektivwertgleichrichter sondern ein Mittelwertgleichrichter.

Gleichrichterschaltungen für höhere Frequenzen sind nicht so einfach zu bauen. Neben OPs mit großer Bandbreite und hoher Slewrate braucht es auch Dioden mit niedriger Kapazität. Versuch es mal mit HF-Gleichrichterdioden (Schottky) wie z.B. der BAT62.

Gruß Waste

Also für effektivwert fällt mir nur der AD536 ein. Aber ne schaltung aus OPs dafür würd mich auch mal intressieren. Ich verwende auch BAT-Dioden und den tl084. Hatte bis 100khz noch keine Probleme.

Wahrscheinlich liegts an den Dioden, dass ich nur bis 20kHz komme und nicht am OP.

Was ist der Unterschied zwischen Effektiv und Mittelwert?

fg Pfiff

Effektivwert: Spitzenspannung / Wurzel 2 = Dieser Wert gibt an, welcher Gleichspannung die Wechselspannung entspricht.
Mittelwert: Der über meist eine Periode gemittelte Wert, bei reiner Sinuswechselspannung ohne Offset z.B. ist der Mittelwert 0.

Wechselspannungen werden mit dem Effektivwert angegeben, z.B. 230V Netzspannung. Nur mit dem Effektivwert kann die Leistung richtig berechnet werden. Der Effektivwert ist der quadratische Mittelwert der Signalform.
Die obige Schaltung bestimmt den arithmetischen Mittelwert der gleichgerichteten Spannung und die ist bei Sinus niedriger als der Effektivwert.

Waste

Ist es möglich mit OPs ein Effektivwertgleichrichter zu bauen? Oder ist das zu aufwendig?

@ Pfiff:
hast du daran gedacht, daß bei deinen Schaltungen die Betriebsspannung gesplittet sein muß, d.h. Masse ist die halbe Betriebsspannung. Wenn du Masse auf Minus legst, kommen die OPs in Bereiche, wo sie nicht mehr linear sind (übersteuern). Das könnte möglicherweise dein Offset-Problem erklären.
Gruß Uli

Hallo!
@Rage_Empire
Es ist möglich ein Effektivwergleichrichter mit OpAmps zu bauen, aber sehr aufwendig. Die erreichte Genauigkeit würde nicht hoch sein. Wenn ich so was bauen würde, nehme ich OpAmp´s fürs Gleichrichten und MC fürs Berechnen. Es wird sicher einfacher und genauer.
MfG

Zitat:

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Zitat von Rage_Empire

Ist es möglich mit OPs ein Effektivwertgleichrichter zu bauen? Oder ist das zu aufwendig?

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Das ist sehr aufwändig.

Waste

@ ranke:
Ich verwende eine symetrische Spannungsversorgung. Trotzdem danke.

Ich werde folgendes machen:
Für den Spitzenwert verwende ich die obere Schaltung und für den Effektivwert nimm ich folgendes IC: AD636JH

Ich habe mit einen Freund gesprochen, der sich ziemlich gut auskennt, und der meinte, dass die Diode, was ich verwende: 1N4148 für den kHz-Bereich vollkommen ausreiche. Schotky-Dioden wären erst im MHz-GHz Bereich interessant.

Als OP nimm ich dieses: AD8672ARZ

Müsste eigentlich so funkitonieren, oder? Was meint ihr?

Und eine Bitte hätte ich noch. Könnte mir jemand in Worten einigermaßen genau erklären, wie der Spitzenwertgleichrichter funktioniert?

Vielen Dank!

@Picture: Einen µC habe ich auch vor, ist bei einer Wechelspannung von 40Khz (SNT) aber nicht einfach. Und der AD536 ist schweineteuer :-(

Erklärung der Spitzenwertgleichrichtung:
Der 1. OP macht eine Halbwertgleichrichtung, dieses Signal wird invertiert dem 2.OP zusätzlich zu dem Originalsignal zugeführt, so dass mit dem 2.OP eine Vollwertgleichrichtung entsteht. Ohne den Kondensator C2 würden am Ausgang nur pos. Halbwellen erscheinen. Mit dem Kondensator ergibt sich dann die Spitzenwertgleichrichtung. C2 wird niederohmig über D3 geladen und nur langsam über R5 entladen. Solange die Eingangsspannung unter der Spannung von C2 liegt, ist der Ausgang des OP2 negativ (auf -0.7V geklemmt durch D4). Ist die Eingangsspannung höher als die von C2, dann springt der Ausgang des 2.OP auf positiv und lädt den Kondensator C2 nach und zwar so lange bis die Eingangsspannung wieder kleiner ist als die von C2. Das bedeutet eine Spitzenwertgleichrichtung. Im eingeschwungenen Zustand wird der Ausgang des 2.OP immer nur für kurze Zeit (in den Spitzen) hoch gehen und den C2 nachladen.

Genau dieses kurzzeitige Wechseln des Ausgangszustands vom OP ist das Problem bei so einer Schaltung. Angenommen der Ausgangspuls ist 1/10 der Periodendauer, dann sind das bei 200kHz schon Frequenzanteile von 2MHz. Eine 1N4148 hat ca. 4pF Kapazität, das entspricht bei 2MHz etwa 20kOhm. Das ist zu dem nominalen Gegenkopplungswiderstand von 200kOhm schon eine gewaltige Störung. Eine BAT62 hat ca 0.4pF, ist also um den Faktor 10 besser.

Wenn man nicht ein versierter Elektroniker ist und entsprechende Messmittel wie Oszi usw. zur Verfügung hat, würde ich von dem Tuning so einer Schaltung abraten.

Waste

Vielen Dank Waste!
Soll ich die Dioden jetzt durch BAT-Dioden ersetzen oder nicht?
(Oszi hab ich)

Ich würde lieber auf eine andere Schaltung mit Komparatoren anstatt OPs setzen. Ich muss aber erst im Netz suchen, oder Du suchst selbst.

Waste

Ich hab schon ein Teil der Komonenten für die Schaltung bestellt...
Welche Probleme könnten den auftauchen wenn ich die Dioden austausche?

Der OP muss noch sehr schnell sein. Ich bin mir nicht sicher, ob da der AD8672 ausreicht. Zudem könnte es sein, dass die gesamte Schaltung niederohmiger dimensioniert werden muss, um den Einfluss sonstiger Streukapazitäten niedrig zu halten.

Das sind allerdings nur Mutmaßungen. Es ist schon schwierig genug, eine Schaltung zu beurteilen ohne sie selbst nachgemessen zu haben.

Waste

Naja, probieren geht über studieren...
Ich nehm sicherheitshalber einen noch schnellern OP:
LT6231CS8

Vielen Dank für alles!

fg Pfiff

Zitat:

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Ich würde lieber auf eine andere Schaltung mit Komparatoren anstatt OPs setzen.

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Ich habe mal eine Schaltung gebaut die ungefähr so funktioniert:
Die Eingangsspannung soll zur Messung des Effektivwertes quadriert werden, dann wird der Mittelwert gebildet und wieder die Wurzel gezogen.

Angefangen wird mit der Mittelwertbildung. Die wird stochastisch durchgeführt, indem zu leicht schwankenden Zeitabständen (um 2µs) die Spannung mit über den Messbereich gleichverteilten Referenzwerten verglichen wird. Die Häufigkeit mit der die Spannung über den Referenzwerten liegt, entspricht ihrem Mittelwert.

Man hätte nun die Messspannung vorher quadrieren sollen, aber das wäre wegen ihrer hohen Frequenz sowieso aufwändig gewesen, und so zieht man aus den Referenzwerten per Tabelle die Wurzel bevor man sie per D/A Wandler an den Komparator gibt.

Die weitere Verarbeitung ist im Controller aus dem Mittelwert die Wurzel zu ziehen und noch eine Referenzmessung mit dem Nullsignal am Eingang. Man hat damit im Signalpfad nur einen Komparator der je nach Aufwand bis weit in den HF Bereich realisierbar ist.

Ein bisschen originell die Methode, und für HF gerade noch durch thermische Effektivwertmessung zu schlagen. O:)
Manfred