virtuelle Masse mit LM317: Wo ist mein Denkfehler?

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21.06.2008, 17:17
Bumbum

virtuelle Masse mit LM317: Wo ist mein Denkfehler?

Hallo Leute,

ich habe eine Schaltung mit Operationsverstärker, die ich mit +/- 15V Versorgen möchte. Das Netzteil dafür ist bereits fertig und funktioniert.

Allerdings möchte ich während der Inbetriebnahme und solange ich die Software für den ATMega8 schreibe nicht mit diesem Netzteil arbeiten. Erstens weil ein Trafo drauf ist und somit immer die Gefahr eines 230V-Stromschlags besteht und 2. ist es ein recht überdimensionierter Trafo. Bei einem Fehler könnte also leicht eine Menge Bauteile in Luft aufgehen.

Zur Verfügung steht mir ein geregeltes Labornetzteil von 0-30V und Strombegrenzung bis 3A. Allerings nur eine Spannung. Ich dachte mir ich baue mit folgender Schaltung einfach eine virtuelle Masse:

Bild hier

Da ich von den +15V noch meine Versorgung für die ganze Digital-Elektronik "abzwacke" ist hier die Belastung immer größer wie beim -15V Zweig. Aus diesem Grund dachte ich mir müsste die Schaltung mit dem LM317 funktionieren. Tut sie aber nicht.

Ohne "Last" stelle ich mit dem Poti den Out_0V-Pin genau auf die Mitte ein. Die beiden Leds sind als Grundlast gedacht. Ich messe dann von 0V jeweils +15V und -15V zu den beiden anderen Out-Pins.

Wenn ich jetzt die Last anschließe messe ich +2V und -28V. Strom fließt aber keiner. Zumindet die Anzeige am Labornetzteil macht keinen Ausschlag. Ich schließe deshalb einen Kurzschluß auf der Last aus.

Wer gibt mir den Denkanstoss wo bei meiner virtuelle Masse der Fehler sitzt?

Viele Grüße
Andreas[/img]
21.06.2008, 18:21
Michael

Hallo Bumbum,

Zitat:

Wer gibt mir den Denkanstoss wo bei meiner virtuelle Masse der Fehler sitzt?

Der LM317 kann den Strom "sourcen" aber nicht "sinken". Will meinen: Es kann ein Strom aus ihm heraus, aber nicht hinein fließen.
Schau dir das Datenblatt des LM317 an, dort findest du ein Blockschaltbild vom inneren Aufbau.
Wo sollte dort der Strom durch die virtuelle Masse nach In- abfließen?

Die Last hebt mit ihrem geringen Widerstand das Potential an, weil der Strom nur über R1/P1 und R3 abfließen kann.

Hier kannst du schauen, wie man so ein Problem lösen kann:
http://www.elektronik-kompendium.de/...aerer/opa1.htm
Bild 10 im Abschnitt 5

Gruß, Michael
24.06.2008, 20:03
Bumbum

Hallo Michael,

das war mein Denkfehler. Ich wußte, das der LM317 nur in eine Richtung kann und man deshalb normalerweise auch eine Diode als Schutz zwichen Eingang und Ausgang schaltet. Nur ich habe genau die "Richtung" verdreht, die der LM317 "kann".

Ich dachte, solange die Last der + Versorung immer größer ist wie die - Versorgung funktioniert das. Genau anders herum müsste es sein.

Danke für deinen Link. Diese Tricks mit der virtuellen Masse vor OP's sind mir bekannt. Ich möchte aber meine ganze Schaltung mit Digital-Elektronik und einiges Relais testen und da ist sowas leider (nachträglich) nicht so einfach möglich. Hier mal ein paar Bilder damit du/ihr euch ein Bild machen könnt. Das Projekt hat schon ein paar Wochen Arbeit verschlungen:

Bild hier

Bild hier

Bild hier

Das ganze ist Hobby und ich habe bereits über 250 Euro nur an Material investiert. Deshalb möchte die Schaltung erst mal nur am Labornetzteil in Betrieb nehmen, um auf keinen Fall was zu zerstören.

Wenns nichts wird bleibt mir wohl nichts anderes übrig wie noch ein Labornetzteil anzuschaffen.

Aber eine letzte Idee habe ich noch: Was wäre, wenn ich einen Leistungs-OP (ein paar L165 und L272 habe ich noch in der Schublade) verwende um meine virtuelle Masse zu erzeugen? OP's können ja alle "sourcen" und "sinken".

Habe ich hier wieder einen Denkfehler? Bevor ich diesmal den Lötkolben schwinge und meine schöne Platine riskiere frage ich lieber mal vorher.

Viele Grüße
Andreas
24.06.2008, 20:53
dremler

mal aus interesse: was ist das ür ein gerät? sieht aus wie ne große zeitschaltuhr:P aber richtig identifieren kann ichs nicht:=)
25.06.2008, 05:48
Michael

Hallo Bumbum,

Zitat:

Was wäre, wenn ich einen Leistungs-OP (ein paar L165 und L272 habe ich noch in der Schublade) verwende um meine virtuelle Masse zu erzeugen? OP's können ja alle "sourcen" und "sinken".

Das geht natürlich auch. Überzeuge dich aber vorher, ob die OPs nicht doch open Kollektor Ausgänge haben.

Du kannst aber auch mit einer simplen Ladungspumpe die negative Spannung erzeugen, diskret aufgebaut oder mit ICL7660, der geht allerdings nur bis 10V.
Die Ströme im negativem Zweig sind ja nicht hoch für die paar OPVs.

Oder gleich einen Schaltregler ;)

Zitat:

Habe ich hier wieder einen Denkfehler? Bevor ich diesmal den Lötkolben schwinge und meine schöne Platine riskiere frage ich lieber mal vorher.

ich meine, daß der überwiegende Teil der Leistung im positiven Spannungsbereich gebraucht wird. Ein Leistungs-OPV würde hier nur unnütz Leistung verbraten müssen, evtl. mit der Gefahr, daß er durchgeht und Teile der Schaltung mitnimmt :-s

Werden wirklich +- 15V gebraucht, oder regeln die 3-Beiner am Rand die Spannung intern auf +-5V?

Gruß, Michael
25.06.2008, 18:33
Bumbum

Hallo Michael,

es werden +/-15V und +/-5V benötigt. Deshalb die 3-Beiner am Rand. der 3. ist dann für die 5V digital.

Mit dem OPV und Leistung verbraten hast du natürlich schon wieder recht. Irgendwie bekommt mir die Hitze nicht so...

Das schlauste wäre wohl wirklich eine negative Spannung zu erzeugen. Wie du erkannt hast ist der Stromverbrauch auf dem -15V Zweig minimal.

Mal gucken ob es eine Ladungspumpe mit dem L165 wird, oder ob ich einen LT1076 nehme. Liegt hier auch noch rum. Hier könnte aber das vorhandensein einer passenden Spule zum Problem werden.

@dremler: Das IST natürlich eine übergroße Zeitschaltuhr! ;-) Nein quatsch. Das wird eine Frequenzweiche (für Audio). Natürlich in der Luxus-Version mit digitaler Einstellung, anstatt Potis zum drehen.

Viele Grüße
Andreas
25.06.2008, 19:59
dremler

aha danke:)

OT:diese blöden 15 zeichen
25.06.2008, 20:31
Besserwessi

Der L165 oder L272 sollten beide gehen um ein in beide richtungen belastbare Spannung bei der halben Spannung des Netzteils zu erzeugen. Einfach als Spannungsfolger an einen 1:1 Spannungsteiler. Das sollte normalerweise schon reichen. Eventuell ein kleiner Widerstand (ca. 10-50 Ohm) an den Ausgang um kappatzitiven Lasten zu entkopplen. Wie das genau geht sollte aber eigentlich bekannt sein. In dem Link von oben (http://www.elektronik-kompendium.de/...aerer/opa1.htm) ist das nicht so gut gelöst.
25.06.2008, 21:51
Ratber

@BumBum

Die Schaltung die Michael vorgeschlagen hat ist eigentlich ideal für dich.

So habe ich es auch schon anfangs der 70er gemacht (Man glaubt es kaum aber mein erstlingswerk von damals hab ich noch im Original in einer Sammelkiste).
Allerdings habe ich R1/R2 gegen ein Poti ersetzt (Nebst Begrenzungswiderständen) um die virtuelle Masse beliebig einstellen zu können.

Die beiden Transen wählst du einfach je nach benötigter Leistung aus und fertig.

Mein erster war mit µA741 und TIP2955/TIP3055 (Noch ohne Kühlkörper.Nur zum Testen) aufgebaut.

Danach hab ich den noch mal mit 2N2955/2N3055 nebst passendem Kühlkörper aus geschlachtetem Kleinverstärker aufgebaut und lange Jahre so verwendet.
Das Teil existiert übrigens ebenfalls noch.

Der vorteil der Schaltung ist das man sie leicht aus der heimischen Bastelkiste zaubern kann und selbst gekauft fast nichts kostet.
Fast jeder OP geht.
Ein Trimmer/Poti oder Widerstände sind auch kein akt.
Leistungstransen (NPN/PNP) hat man auch meist in der Kiste.
Und einen (oder Zwei) Kühlkörper kann man sich aus sogut wie allen Metallstücken basteln.
Notfalls kann man die Transen an tischbeine,Heizungen oder wassergefüllte Eimer tackern :lol: :D

PS:

Wenn du allerdings die Abwärme minimieren möchtest wirst du auf Schaltregler zurückgreifen müssen.
25.06.2008, 23:24
enoritz

Das Problem an der Sache ist wirklich der miserable Wirkungsgrad. Ich kämpfe im Moment damit das rauschen aus Radio und Fernsehn zu entfernen das sich (vor allem) bei stark unsymmetrischer Last einstellt.
Irgendwas schwingt da ziemlich stark. Zwischen Radio und meiner Schaltung ist neben 4m Luftspalt noch eine 35cm Stahlbeton-Wand und trotzdem kommt kein brauchbares Geräusch mehr aus den Lautsprechern
(Fernseher ist dann übrigens auch komplett lahmgelegt - müsste mal meine Nachbarn fragen ob die das auch stört wenn ich rumexperimentiere)

Präzise Messungen o.ä. sind da leider nicht möglich.

Falls du also eine brauchbare Lösung findest würde ich mich freuen, wenn du diese hier mitteilst.
26.06.2008, 18:12
Bumbum

ja äh, die Brauchbare Lösung ist dann am Ende mein Netzteil mit Trafo mit 2 Sekundär-Wicklungen. Aber wie gesagt: 1. Zu gefährlich wegen 230V beim programmieren. (Da fummelt man ja ständig an der Schaltung mit Messgerät und Co herum) und 2. zu gefährlich wegen der hohen Stromlieferfähigkeit. Schaltungsfehler bei 1A-Netzteil = viele aufgelöste Leiterbahnen.

Da ich die LM317-Schaltung schon auf Lochraster gebaut habe werde ich den LM317 einfach mal rauslöten und einen L165 als Komperator einlöten.

Wenns dann warm wird kann ich ja immer noch eine Schaltregler-Lösung oder Ladungspumpe zusammenlöten. (...oder auf Weihnachten warten und mir ein Doppel-Spannungs-Labor-Netzteil schenken)

Viele Grüße
Andreas
26.06.2008, 19:44
Besserwessi

Der Wirkungsgrad sollten nicht viel schlechter als der der meisten Labornetzteile sein. Da das ja nicht für den Dauerbetreib ist, sollte das nicht weiter stören. Die Funkstörungen sollte man aber schon abstellen.

Die oben Vorgeschlagene Schaltung (Bild 10) kann je nach OP zum schwingen neigen. Das kommt von der Kappatzitiven belastung. Da sollte man in der Rückkopllung die typischen Entkopplung kappatzitiver Lasten einsetzten: Widerstand hinter OP und in Serie zur Rückkopplung. Dann ein Kondensator vom OP Ausgang zum invertierenden Eingang.
26.06.2008, 22:59
Ratber

Ja,wie ja schon gesagt wurde muß man natürlich die Schwingneigungen halt entsprechend eliminieren.

Das eine Schaltung nicht nur aus "Funktion" besteht sondern auch aus Enstörmaßnahmen ist selbstverständlich.
Ich bin davon ausgegangen daß das allgemein klar ist.

Zitat:

1. Zu gefährlich wegen 230V beim programmieren. (Da fummelt man ja ständig an der Schaltung mit Messgerät und Co herum)

Einfache Gegenmaßnahme: Konzentriert arbeiten.

Zitat:

2. zu gefährlich wegen der hohen Stromlieferfähigkeit. Schaltungsfehler bei 1A-Netzteil = viele aufgelöste Leiterbahnen.

Auch einfach zu meistern.

Stichwort: Strombegrenzung
Ein einfacher 78xx als Stromquelle ist im Grunde schon alles.

Zitat:

...oder auf Weihnachten warten und mir ein Doppel-Spannungs-Labor-Netzteil schenken

....oder einfach selber bauen.
Man bekommt was man haben möchte, spart dabei und so nebenbei lernt man noch was dazu.

Als ich das Basteln angefangen habe war mit rund 10 DM Taschengeld (Plus Nebenjobs) nicht sonderlich viel zu bekommen also wurde der Sperrmüll abgeklappert und fröhlich geschlachtet.
als Gehäuse dienten Opas alte Zigarrenkisten.
Nicht schön aber funktionierten ausreichend lange und gut bis sie durch was "besseres" ersetzt werden konnten.

Der Rest ergibt sich von alleine.