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Hallo,

meine Aussteuerungsanzeige nimmt langsam Form an.
Sie basiert auf dem „Luminant“ aus der Elektor aus 1983.

Prinzipiell funktioniert auch alles, wenn da nicht ein kurioses
Phänomen wäre:

Das Schaltbild zeigt den relevanten Ausschnitt der Sample & Hold Stufe.
Der aktive Gleichrichter aus TL084, einer Diode 1N4148 und dem 10µ Elko
lädt sich durch die Musik auf den maximalten Wert auf und verharrt dann
auf dieser Spannung. Alle drei Sekunden wird der Elko über den Transistor
kurzgeschlossen und entladen. Es bleibt eine Restspannung von ca. 10mV,
das ist weniger als die empfindlichste Stufe der Anzeige (Je Ohm ein Millivolt,
also bei 56 Ohm = 56mV beginnend (-45dB) bis 10V (0dB). Der nächste
Musikimpuls lädt den Kondensator wieder auf den max. Wert auf.

Problem ist, dass, obwohl keine Eingangsspannung anliegt, der Elko aufgeladen
wird und die Anzeige bis -30dB (0,3V) hochläuft.

Möglicher Grund: Die Eingangsströme der insgesamt 32 OpAmps addieren sich
ja. Bei nur 30nA Eingangsstrom ergibt das 1µA Gesamtstrom. Ein Kondensator
mit 1F lädt sich bei 1A pro Sekunde um 1V auf. Ergo reichen 1µA um die 10µF
in einer Sekunde um 0,1V aufzuladen. Das passt.
Lösungsidee: Ich setze noch einen FET-OpAmp als Puffer dazwischen. Dann gibt
es nur einen Eingangsstrom, und durch den FET dazu noch ganz gering.
Resultat: Es hat sich nichts geändert.

Zweite Idee: Der chemische Prozess in einem Elko sorgt dafür, dass ein geladener
Elko nach dem Kurzschließen nach kurzer Zeit wieder spannungsführend ist,
obwohl von außen keine Ladung erfolgt. Ist das der Grund?
Für einen Folienkondensator ist kein Platz. Hilft ein Tantal weiter?

Mikee

Hallo,
Sowohl Offsetstrom als auch Offsetspannung erzeugen ein Ausgangssignal des OPV,welches den von dir beschreibenen Effekt verursacht. Der FET - OPV alleine reicht da nicht, bei den Haltezeiten wirst Du einen Abgleich vornehmen müssen, also z.B. Offsetspannungsabgleich. Daher bringt der FET Puffer wahrscheinlich auch nichts . Und einen Elko hätte ich an der Stelle nicht eingesetzt, fas geht ja noch mit Folie.
Grüsse
Hartwig

» Hallo,
» Sowohl Offsetstrom als auch Offsetspannung erzeugen ein Ausgangssignal des
» OPV,welches den von dir beschreibenen Effekt verursacht. Der FET - OPV
» alleine reicht da nicht, bei den Haltezeiten wirst Du einen Abgleich
» vornehmen müssen, also z.B. Offsetspannungsabgleich. Daher bringt der FET
» Puffer wahrscheinlich auch nichts . Und einen Elko hätte ich an der Stelle
» nicht eingesetzt, fas geht ja noch mit Folie.
» Grüsse
» Hartwig

Hat nichts mit Offset zu tun.
» » Möglicher Grund: Die Eingangsströme der insgesamt 32 OpAmps addieren sich
» » ja. Bei nur 30nA Eingangsstrom ergibt das 1µA Gesamtstrom.

edit
Dann hätte seine diese Lösung helfen müssen

» » Lösungsidee: Ich setze noch einen FET-OpAmp als Puffer dazwischen. Dann gibt
» » es nur einen Eingangsstrom, und durch den FET dazu noch ganz gering.
» » Resultat: Es hat sich nichts geändert.

Dann weiß ich auch nichts.


» »

Hallo,

ich habe jetzt eine Lösung gefunden.
Ich kompensiere den Strom (siehe Schaltbild).
Bei 14,7 MOhm (10 M + 4,7 M) läuft der Balken noch nach oben, bei 16,8 MOhm bereits nach unten.
Mit 15,6 MOhm bleibt er stehen.

Wie gesagt: Folienkondensator fällt wegen Größe aus. Selbst die normalen mit ca. 5,5mm x 10mm sind schon
zu groß. Habe jetzt einen mit ca. 4 x 7mm drin.

Mikee

» Lösungsidee: Ich setze noch einen FET-OpAmp als Puffer dazwischen. Dann
» gibt
» es nur einen Eingangsstrom, und durch den FET dazu noch ganz gering.
» Resultat: Es hat sich nichts geändert.
»
Wenn dein Puffer ein 080 war kann der nicht bis 0V steuern.
Der ist nicht Rail to Rail fähig.
Und du betreibst die Schaltung mit einfacher spannungsversorgung.

Richtig, Mikee meinte ja auch den Eingangsstrom der aktiv-Gleichrichter OPVs. Der führt aber zu einer Spannung am OPV ausgang. Da bringt der FET OPV dann nichts mehr. Wie ist denn mit 10uf die Fo wohl gedacht?

» Richtig, Mikee meinte ja auch den Eingangsstrom der aktiv-Gleichrichter
» OPVs. Der führt aber zu einer Spannung am OPV ausgang. Da bringt der FET
» OPV dann nichts mehr.

Aber ein 15,6 Mohm Widerstand gegen -12V würde da garantiert nichts bringen.

Hallo,

» Wenn dein Puffer ein 080 war kann der nicht bis 0V steuern.
» Der ist nicht Rail to Rail fähig.
» Und du betreibst die Schaltung mit einfacher spannungsversorgung.

wie du siehst, stehen ja auch -12V zur Verfügung.
Aktiver Gleichrichter, S&H Stufe als auch der hochohmige Abgriff der Elkospannung werden mit TL084 erledigt, die natürlich +/-12V Betriebsspannung haben. +12V/Masse betrifft nur die Komparatoren LM324.

Mikee

Hallo,

» Richtig, Mikee meinte ja auch den Eingangsstrom der aktiv-Gleichrichter
» OPVs. Der führt aber zu einer Spannung am OPV ausgang. Da bringt der FET
» OPV dann nichts mehr. Wie ist denn mit 10uf die Fo wohl gedacht?

Ich jetzt nix versteh. Der Eingangsstrom des Aktivgleichrichters ist nur einer von 32.
Die anderen 31 sind die Eingangsströme der LM324.

Was meinst Du mit 10µ und Fo? Obere Frequenzgrenze?

Mikee

» Hallo,
»
» » Wenn dein Puffer ein 080 war kann der nicht bis 0V steuern.
» » Der ist nicht Rail to Rail fähig.
» » Und du betreibst die Schaltung mit einfacher spannungsversorgung.
»
» wie du siehst, stehen ja auch -12V zur Verfügung.
» Aktiver Gleichrichter, S&H Stufe als auch der hochohmige Abgriff der
» Elkospannung werden mit TL084 erledigt, die natürlich +/-12V
» Betriebsspannung haben. +12V/Masse betrifft nur die Komparatoren LM324.
»
» Mikee

ok.
Dann verstehe ich allerdings nicht, warum der Puffer (Spannungsfolger) nicht zum erfolg führte.

edit.:
Dann muss der Spannungsaufbau ja wirklich vom Elko selbst gekommen sein!

» Dann muss der Spannungsaufbau ja wirklich vom Elko selbst gekommen sein!
»

Dann gäbe es noch die Möglichkeit dem Elko eine Vorspannung zu verpassen.
Edit.:
Dann könnten aber wieder die 31 LM324 Ärger machen.

Hallo Mikee, bin unterwegs, ich melde mich morgen dazu.
Grüsse
Hartwig

» Hallo,
»
» meine Aussteuerungsanzeige nimmt langsam Form an.
» Sie basiert auf dem „Luminant“ aus der Elektor aus 1983.
»
» Prinzipiell funktioniert auch alles, wenn da nicht ein kurioses
» Phänomen wäre:
»
» Das Schaltbild zeigt den relevanten Ausschnitt der Sample & Hold Stufe.
» Der aktive Gleichrichter aus TL084, einer Diode 1N4148 und dem 10µ Elko
» lädt sich durch die Musik auf den maximalten Wert auf und verharrt dann
» auf dieser Spannung. Alle drei Sekunden wird der Elko über den Transistor
» kurzgeschlossen und entladen. Es bleibt eine Restspannung von ca. 10mV,
» das ist weniger als die empfindlichste Stufe der Anzeige (Je Ohm ein
» Millivolt,
» also bei 56 Ohm = 56mV beginnend (-45dB) bis 10V (0dB). Der nächste
» Musikimpuls lädt den Kondensator wieder auf den max. Wert auf.
»
» Problem ist, dass, obwohl keine Eingangsspannung anliegt, der Elko
» aufgeladen
» wird und die Anzeige bis -30dB (0,3V) hochläuft.
»
» Möglicher Grund: Die Eingangsströme der insgesamt 32 OpAmps addieren sich
» ja. Bei nur 30nA Eingangsstrom ergibt das 1µA Gesamtstrom. Ein Kondensator
» mit 1F lädt sich bei 1A pro Sekunde um 1V auf. Ergo reichen 1µA um die
» 10µF
» in einer Sekunde um 0,1V aufzuladen. Das passt.
» Lösungsidee: Ich setze noch einen FET-OpAmp als Puffer dazwischen. Dann
» gibt
» es nur einen Eingangsstrom, und durch den FET dazu noch ganz gering.
» Resultat: Es hat sich nichts geändert.
»
» Zweite Idee: Der chemische Prozess in einem Elko sorgt dafür, dass ein
» geladener
» Elko nach dem Kurzschließen nach kurzer Zeit wieder spannungsführend ist,
» obwohl von außen keine Ladung erfolgt. Ist das der Grund?
» Für einen Folienkondensator ist kein Platz. Hilft ein Tantal weiter?
»
» Mikee
»
»
»

Lies doch mal folgenden Artikel:
https://de.wikipedia.org/wiki/Dielektrische_Absorption

Besonders den Absatz Auswirkungen.

Hallo Mikee,

Dein erstes Posting hatte ich falsch verstanden.

Was ich jetzt annehme: Dein Signal wird evtl. gefiltert und dann folgt ein Zweiweggleichrichter, der ist mit dem TL=084 aufgebaut. Darauf folgt ein Puffer als Einweggleichrichter, damit der Speicherkondensator nicht umgeladen wird. Das bedeutet, dass der erste "Peak" am Puffer den Kondensator auf eine bestimmte Spannung auflädt, erst ein folgender Peak, dessen Höhe die Spannung am Kondensator überschreitet, führt zu einer Nachladung des Kondensators. Das geht so über 3 Sekunden, dann wird der Kondensator entladen und das Spiel beginnt erneut.

Ohne Eingangssignal hast Du jetzt einen linearen Spannungsanstieg am Kondensator und zwei mögliche Ursachen. Um die dielektrische Absorption als Ursache auszuschließen, würde ich zumindestens versuchsweise den Elko durch einen Folienkondensator ersetzen, da der Unterschied diesbezüglich zwischen beiden Kondensatortypen erheblich ist. Der Tabelle des vom Gast aus "WL" angegebenen Links ist zu entnehmen, daß Tantal diesbzüglich besser wäre.

Der Kondensator liegt ja direkt an den -Eingängen der LM324, im Datenblatt von TI steht in der Fußnote 3: "the direction
of the input current is out of the IC due to the PNP input stage.This current is essentially constant,independent of the
state of the output so no loading change exists on the input lines." Das bestätigt ganz klar Deine Vermutung.

Bezieht sich jetzt Dein Versuch, dieses Problem mit einem Puffer zu lösen, auf einen weiteren Puffer, der nicht in der Zeichnung enthalten ist und zwischen dem Kondensator und den -Eingängen liegt? Wenn dies keinen Erfolg hatte, kann man die "Eingangsstromtheorie" wohl ausschließen. Ansonsten würde Deine Lösung mit den Widerstand an -12V den Gesamteingangsstrom aller LM324 ja kompensieren, nur hätte ich hier eine Schaltung ähnlich der Eingangsstromkompensation bei OPVs gemacht, also eine Referenzspannung (z.B. Diode in Flußrichtung) und ann den Strom hochohmig mit Poti abgleichbar einspeisen. Evtl. den TK von Quelle und Eingangsstrom gleich gestalten). Aber ein sehr hochohmiger Puffer an dieser Stelle sollte das Problem eigentlich auch lösen können. Ich bin mir nicht sicher, wie die groß Stabilität einer Kompensation der dielektrischen Absorption an dieser Stelle ist, ich gehe davon aus, dass Temperatur und Alterung des Kondensators auch hier eine Rolle spielen.

Meine Frage zu oberen Grenzfrequenz bezog sich auf die gegebene Schaltung, da der Kondensator ja über den Ausgangswiderstand des TL084 und die Diode geladen wird, daraus ergibt sich bei 10µF ja eine Ladezeitkonstante, die mit angenommenen 100 Ohm Ri bei 1ms liegt (Die Innenschaltung im TI Datenblatt zeigt ein R von 128 (+ Emitterwiderstände der Ausgangsstufe, je 64Ohm, also insgesamt 150 Ohm Ri) Ohm in Reihe zum Ausgang). Meine Frage bezog sich jetzt darauf, wie dieser Tiefpaßcharakter in Deiner Schaltung berücksichtigt wird - paßt das so oder gibt es andere Maßnahmen zum Ausgleich? (Ich habe jetzt keine Ausgangsimpedanzwerte für den TL08x für diesen Anwendungsfall gefunden, daher kann ich mit den 100 Ohm auch daneben liegen, aber wenn ich das Diagramm für das Großsignalverhalten auf 10µ Cl beziehe, kann das sehr grob gesehen hinkommen).

Grüße

Hartwig

Hallo Hartwig,

» Was ich jetzt annehme: Dein Signal wird evtl. gefiltert und dann folgt ein
» Zweiweggleichrichter, der ist mit dem TL=084 aufgebaut. Darauf folgt ein
» Puffer als Einweggleichrichter, damit der Speicherkondensator nicht
» umgeladen wird. Das bedeutet, dass der erste "Peak" am Puffer den
» Kondensator auf eine bestimmte Spannung auflädt, erst ein folgender Peak,
» dessen Höhe die Spannung am Kondensator überschreitet, führt zu einer
» Nachladung des Kondensators. Das geht so über 3 Sekunden, dann wird der
» Kondensator entladen und das Spiel beginnt erneut.

Genau!

» Der Kondensator liegt ja direkt an den -Eingängen der LM324, im Datenblatt
» von TI steht in der Fußnote 3: "the direction
» of the input current is out of the IC due to the PNP input stage.This
» current is essentially constant,independent of the
» state of the output so no loading change exists on the input lines." Das
» bestätigt ganz klar Deine Vermutung.

Ich hab's zwar nicht gelesen, aber einen geringen Eingangsstrom erwartet.

» Bezieht sich jetzt Dein Versuch, dieses Problem mit einem Puffer zu lösen,
» auf einen weiteren Puffer, der nicht in der Zeichnung enthalten ist und
» zwischen dem Kondensator und den -Eingängen liegt?

Exakt! Statt 32 Minus Eingänge (31 von den Komparatoren plus einer vom
Gleichrichter selbst) würde jetzt nur ein Eingangsstrom den Kondensator laden.
Das "Lauflicht" müsste jetzt ja um den Faktor 32 langsamer laufen, da der
Elko entsprechend geringer geladen wird.

» Wenn dies keinen Erfolg
» hatte, kann man die "Eingangsstromtheorie" wohl ausschließen. Ansonsten
» würde Deine Lösung mit den Widerstand an -12V den Gesamteingangsstrom aller
» LM324 ja kompensieren, nur hätte ich hier eine Schaltung ähnlich der
» Eingangsstromkompensation bei OPVs gemacht, also eine Referenzspannung
» (z.B. Diode in Flußrichtung) und ann den Strom hochohmig mit Poti
» abgleichbar einspeisen.

Das war auch mein erster Ansatz, der allerdings nicht funktionierte. Nimmt man
Masse als Stromlieferant, dann ändert sich der strom ja gewaltig, je nachdem wie
weit der Kondensator geladen ist. Bei 1V Elkoladung fließt nur 1/5 des Strom
gegenüber dem von 5V.
Effekt: bei kleinen Spannungen stieg die Spannung des Elkos weiter an, bei
großen war der Strom überkompensiert und die Elkospannung fiel. Irgenwo in der
Mitte blieb der Peak-Hold Balken stehen.
Daher eine möglichst große negative Spannung, um den Stromfluss einigermaßen
konstant zu halten. Die -12V sind außerdem stabilisiert.

» Meine Frage zu oberen Grenzfrequenz bezog sich auf die gegebene Schaltung,
» da der Kondensator ja über den Ausgangswiderstand des TL084 und die Diode
» geladen wird, daraus ergibt sich bei 10µF ja eine Ladezeitkonstante, die
» mit angenommenen 100 Ohm Ri bei 1ms liegt (Die Innenschaltung im TI
» Datenblatt zeigt ein R von 128 (+ Emitterwiderstände der Ausgangsstufe, je
» 64Ohm, also insgesamt 150 Ohm Ri) Ohm in Reihe zum Ausgang).

Das ist perfekt und genau so gewollt. Peak Anzeigen haben laut Norm Bla-bla-bla
5ms Ansprechzeit um von -20dB auf ich glaube 1-dB (oder war's -0,5dB)
hochzuschnellen. Wenn ich mit 250Hz Einzelimpulsen ansteuere (=4ms), dann
zeigt das Messgerät praktisch 0dB, wobei die 0dB LED leicht dunkler ist.
Die LED Kette hat 1,5dB Stufen. Das ist für mich genau genug.

Danke für Deine Hilfe.

Mikee

Hallo Mikee,
Mir ist da noch eine Idee gekommen: Bei dem Versuch, den Puffer einzusetzen, erhältst Du einen Knotenpunkt, der einerseits aus den Eingängen der 32 OPVs besteht - die kann man als eine Stromquelle betrachten - und aus dem Puffer, genau gesagt dessen Ausgang und dessen -Eingang. Was passiert nun, wenn ich in den Ausgang eine Puffers einen Strom einspeise??? Belaste den Puffer doch einfach mal niederohmig, vielleicht bringt das was...
Grüsse
Hartwig