PWM Erzeugung mit Operationsverstärkern

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13.01.2012, 10:48
altekischt

PWM Erzeugung mit Operationsverstärkern

Hallo,

ich möchte eine PWM erzeugen und habe dazu folgende Schaltung für die Dreieckssignalerzeugung benutzt:

http://upload.wikimedia.org/wikipedi...ator_OPAMP.png

zur erzeugung der PWM füge ich nur noch einen Komparator hinten an der mittels einer Referenzspannung die Pulsbreite moduliert.

Ich bräuchte eine Frequenz von 20 kHz.

Mein problem dabei ist dabei jedoch dass die Operationsverstärker die ich benötige sehr teuer wären (wie z.B. der lt1213), da ich ja OP's mit sehr hoher slew rate benötige.

Gibt es eine preiswertere Lösung?
13.01.2012, 11:49
robocat

Mit 555er Timerbausteinen sollte das im Grunde machbar sein, evtl ein 556 mit 2 Timern drin, einer als Multivibrator und dann ein nachgeschaltetes Monoflop. Auf 20kHz könnte man damit kommen, ob man den vollen Bereich haben kann, oder es nur 5-95% werden, hm, kA.
http://www.elektronik-labor.de/Lernp...r11/Servo.html
Ansonsten wäre das vermutlich ein Klacks für einen kleinen µC.

Gruesse von der Katze
13.01.2012, 13:47
Manf

Hier gibt es einen Baustein mit Beschreibung.
http://www.pollin.de/shop/dt/OTk4OTgxOTk-/Bausaetze_Module/Bausaetze/Bausatz_Multivibrator.html

So kann man es machen, das geht mit 100Hz oder auch mit 20kHz, mit anderem Kondensator, - mit Operationsverstärkeren ist es mehr eine sportliche Übung.

Ich will ja nicht indiskret sein, in den letzten Posts hattest Du Brücken für 300V 1A besprochen, jetzt einen 20kHz PWM Generator. Wenn es um Heizung oder Motoren geht, dafür gehen auch geringere Frequenzen.
13.01.2012, 16:40
Besserwessi

Man braucht für die PWM Erzeugung eigentlich keinen so schnellen OP. So etwas wie ein TLC272 sollte schon reichen. Wenn die Steuerung nicht so linear sein soll, reicht auch 1 OP für die Erzeugung eines näherungsweise Dreiecks und der 2. OP als Komparator. Alternativ kann man auch gleich 2 Komparatoren nehmen, wenn man Steile Flanken am Ausgang braucht. Sonst halt noch eine Schaltstufe für steilere Flanken.

Es gibt sonst auch günstige spezielle PWM ICs, eigentlich für Schaltregler gedacht sind, z.B. TL494.
15.01.2012, 13:41
altekischt

Zitat:

Zitat von Manf

Ich will ja nicht indiskret sein, in den letzten Posts hattest Du Brücken für 300V 1A besprochen, jetzt einen 20kHz PWM Generator. Wenn es um Heizung oder Motoren geht, dafür gehen auch geringere Frequenzen.

Ich möchte einen Motor ansteuern. ich habe die PWM Frequenz mit einem Frequenzgenerator getestet, und hab gemerkt dass die 20 kHz wirklich von nöten sind weil der Motor sonst Geräusche von sich gibt.
15.01.2012, 13:49
Thomas E.

Zitat:

Zitat von robocat

Mit 555er Timerbausteinen sollte das im Grunde machbar sein, evtl ein 556 mit 2 Timern drin, einer als Multivibrator und dann ein nachgeschaltetes Monoflop.

Ich hab das mal so gelöst:

Bild hier

Bild von www.atx-netzteil.de
15.01.2012, 14:42
altekischt

kann mir jemand die Funktion des Pins Control Voltage erklären?
15.01.2012, 15:01
altekischt

Zitat:

Zitat von Manf

Hier gibt es einen Baustein mit Beschreibung.
http://www.pollin.de/shop/dt/OTk4OTgxOTk-/Bausaetze_Module/Bausaetze/Bausatz_Multivibrator.html

So kann man es machen, das geht mit 100Hz oder auch mit 20kHz, mit anderem Kondensator, - mit Operationsverstärkeren ist es mehr eine sportliche Übung.

Ich will ja nicht indiskret sein, in den letzten Posts hattest Du Brücken für 300V 1A besprochen, jetzt einen 20kHz PWM Generator. Wenn es um Heizung oder Motoren geht, dafür gehen auch geringere Frequenzen.

Hmm ich verstehe die Beschaltung nicht vollständig. Meiner meinung nach kann der Kondensator nicht entladen werden weil die Shotkydiode den entladevorgang sperrt oder sehe ich das falsch?!
15.01.2012, 15:17
Thomas E.

Zitat:

Zitat von altekischt

kann mir jemand die Funktion des Pins Control Voltage erklären?

Beschaltung des Pin 5 (Control Voltage, CV)

Pin 5 (Control Voltage) ist ein Steuereingang. Er muss nicht beschaltet werden. Das bedeutet, er bleibt offen. Allerdings muss er bei schlechter Stabilisierung der Versorgungsspannung (+V_CC) mit einem kleinen Kondensator (10 nF) gegen GND geschaltet werden. Unter anderem wird dabei auch verhindert, dass der NE555 anfängt zu schwingen. Das merkt man daran, dass die Schaltung sehr seltsame Verhaltensweisen aufzeigt, obwohl die Schaltung plausibel dimensioniert und richtig aufgebaut ist. Deshalb hat fast jede noch so kleine Schaltung mit dem NE555 einen Kondensator an Pin 5 gegen GND vorgesehen. Damit hält man sich den Ärger schon von Anfang an fern.
Control Voltage hat auch noch eine andere Funktion. Wird daran eine Spannung zwischen 2/3 +V_CC und +V_CC angelegt, dann verlängert sich dadurch die interne Zykluszeit. Liegt die Spannung zwischen 0 und 1/3 +V_CC, dann wird die Zeit kürzer.
Zitat von http://www.elektronik-kompendium.de/...au/0206115.htm

Ich hoffe, das hilft dir weiter.
15.01.2012, 15:58
Manf

Geladen wird über R2 D1 entladen wird über R3.
Ein Teil von Tr1 ist auf der Seite von R2, der andere Teil von Tr1 ist auf der Seite von R3.
So soll die Summe von Lade und Entladewiderstand konstant bleiben (bei idealer Diode).
Die Schaltung wird schon länger eingesetzt, der NE555 ist ja nicht ganz neu.
15.01.2012, 16:50
altekischt

Zitat:

Zitat von Manf

Geladen wird über R2 D1 entladen wird über R3.
Ein Teil von Tr1 ist auf der Seite von R2, der andere Teil von Tr1 ist auf der Seite von R3.
So soll die Summe von Lade und Entladewiderstand konstant bleiben (bei idealer Diode).
Die Schaltung wird schon länger eingesetzt, der NE555 ist ja nicht ganz neu.

Hmm ich weis nicht ob ich grad ein brett vor dem kopf habe aber ich versteh den entladevorgang immernoch nicht :D
entladen wird der Kondensator doch durch den discharge pin oder?... wenn dieser einschaltet, also Masse daran anliegt, ist die anode der diode an masse und die kathode an dem geladenen Kondensator und somit wird der stromfluss verhindert oder nicht?
15.01.2012, 17:06
Manf

Entladen wird über R3, der geht ja an der Diode vorbei und (über Tr1) an Discharge.
Würde man die Diode weglassen dann müßte auch noch der Ladestrom über R3 gehen, den schließt die Diode in der Richtung eben kurz.

Man kann es sich auch noch einmal aufzeichnen ohne Tr1, bzw die drei Anschlüsse von Tr1 kurzgeschlossen und die komische Schleife bei Tr1 begradigt:

Hin zum Kondensator über R2, zurück über R3 nach Discharge.
15.01.2012, 17:57
altekischt

ahhhh danke jetzt hab ichs kapiert :D mich hat der poti einfach verwirrt^^
15.01.2012, 18:01
altekischt

okay dann hab ich nochmal zwei fragen :D

1. kann damit wirklich eine frequenz von 20kHz erreicht werden? und wenn ja muss ich dazu nur den wert des Kondensators verkleinern? (so viel ich gelesen habe spricht der trigger ja bei 2/3 und 1/3 von Ub an was ja jeweils einem tau entspricht also kann ich die frequenz mit R*C bestimmen oder?)

2.) Warum ist am ausgang ein Pull up widerstand gegen Ub angeschlossen?
15.01.2012, 18:22
altekischt

Zitat:

Zitat von Thomas E.

Ich hab das mal so gelöst:

Bild hier

Bild von www.atx-netzteil.de

wie war das minimale und maximale puls-pause- Verhältniss?
15.01.2012, 20:04
Manf

ja,
ja,
ja, so ungefähr, bessser schätzen und nachmessen, Kondensatoren haben ohnehin oft eine etwas größere Toleranz
es ist ein normaler Open-Kollektor-Ausgang
15.01.2012, 20:39
PICture

Zitat:

Zitat von altekischt

wie war das minimale und maximale puls-pause- Verhältniss?

Für o.g. mit P1 eigestellter Impulslänge des Monoflops TI und mit P2 eigestellter Frequenz F = 1 / T gilt Puls / Pause = TI * F. ;)
16.01.2012, 06:35
altekischt

wozu ist nun der Pull-up-Widerstand am output gut?
16.01.2012, 08:21
021aet04

Der Pullup zieht das Potential auf die Versorgungsspannung. Der Ausgang zieht nur den Widerstand auf Masse.

MfG Hannes
16.01.2012, 12:40
PICture

Hallo!

Genau gesagt ohne den "pull-up" bekommt man kein "H" am Ausgang, weil er "open-collector" (OC) ist. ;)
16.01.2012, 17:57
altekischt

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achso okay, kommt aber auf die ausführung an oder?`weil ich hab einen mit einem komplementärstufenausgang (ich hoffe ihr wisst was ich meine :D)

ich hab mal die schaltung wie folgt aufgebaut:

Anhang 21220

Es hat auch alles soweit ganz gut Funktioniert ich habe aber ziemliche Ein- und Ausschaltschwinger wie man erkennt (gelb ist der PWM ausgang und blau der Spannungsverlauf von threshold bzw Trigger):

Anhang 21221

und hier nocheinmal den einschaltschwinger reingezoomt:

Anhang 21222

Woran könnte das liegen? Ich habe schon versucht einen Stützkondensator anzubringen, und den wert des Kondensators am Control Voltage zu ändern, hat aber alles nichts gebracht.
16.01.2012, 18:31
PICture

Hallo!

Zitat:

Zitat von altekischt

Es hat auch alles soweit ganz gut Funktioniert ich habe aber ziemliche Ein- und Ausschaltschwinger wie man erkennt (gelb ist der PWM ausgang und blau der Spannungsverlauf von threshold bzw Trigger):

Woran könnte das liegen? Ich habe schon versucht einen Stützkondensator anzubringen, und den wert des Kondensators am Control Voltage zu ändern, hat aber alles nichts gebracht.

Ich vemrute, dass du praktisch unerreichbare Idealformen der Signale strebst. ;)
17.01.2012, 08:56
altekischt

nein ich bin ja komplett zufrieden, aber solche überschwinger, die dann doch ein paar volt betragen sind eben nicht so gut für meine nachgeschaltete treiberstufe die danach kommen würde.
17.01.2012, 13:35
PICture

Hallo!

Störende Überschwinger "schluckt" eine Hysterese (z.B. Schmitt-Trigger). ;)
19.01.2012, 07:27
altekischt

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Also ich hab mir eine komplett neue Schaltung aufgebaut, die ich in einem Buch gefunden habe:

Anhang 21256

Ich muss sagen diese Schaltung ist die beste: sehr steile Flanken und in weiten bereichen einstellbares Tastverhältnis

Danke für eure Hilfe :)