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Hallo.
Hab da mal ne kurze Frage:
Ich hab an nem OP ein Ausgangssignal 0-5V welches bei 4,3V begrenzt werden soll.
Meine Idee war ne Zenerdiode 4,3V mit nem Vorwiderstand hinter den OP zu schalten und zwischen Diode und Vorwiderstand das Signal abzugreifen.
Meine Frage ist nun, muß für die Spannungsbegrenzung ein minimaler Strom für die Zenerdiode zugelassen werden oder kann ich den Widerstand beliebig groß machen und es wird trotzdem alles oberhalb Uz abgeschnitten? Ein Strom größer als 500µA darf ich dafür nämlich nicht zulassen.

Gruß Patrick

» Hallo.
» Hab da mal ne kurze Frage:
» Ich hab an nem OP ein Ausgangssignal 0-5V welches bei 4,3V begrenzt werden
» soll.
» Meine Idee war ne Zenerdiode 4,3V mit nem Vorwiderstand hinter den OP zu
» schalten und zwischen Diode und Vorwiderstand das Signal abzugreifen.
» Meine Frage ist nun, muß für die Spannungsbegrenzung ein minimaler Strom
» für die Zenerdiode zugelassen werden oder kann ich den Widerstand beliebig
» groß machen und es wird trotzdem alles oberhalb Uz abgeschnitten? Ein Strom
» größer als 500µA darf ich dafür nämlich nicht zulassen.
»
» Gruß Patrick

0,5mA sollten für eine Z-Diode reichen, allerdings ist die Spannung bei Stromschwankungen (z. B. Belastung der Spannungsversorgung) dann nicht besonders stabil. Besser wären 1-10 mA.

--
Und die Grundgebihr is aa scho drin. DOS is jo nett..

» 0,5mA sollten für eine Z-Diode reichen, allerdings ist die Spannung bei
» Stromschwankungen (z. B. Belastung der Spannungsversorgung) dann nicht
» besonders stabil. Besser wären 1-10 mA.

Danke für die schnelle Antwort, es handelt sich hierbei aber nicht um eine Spannungsversorgung, sondern darum das ich den Eingang eines AD-Wandlers vor zu hoher Spannung schützen möchte. Diese Spannung beträgt maximal 4,396 V.
Mich würde nun interessieren wieviel Strom ne Z-Diode braucht damit sie alles oberhalb 4,3V (bei ner Z-Diode mit Uz 4,3V) abschneidet, da es ja bis zu 5V werden können.

Kann ich da den Widerstand beliebig hoch wählen oder muß sie zum sauberen Arbeiten nen gewissen Strom zur Verfügung haben?

» » 0,5mA sollten für eine Z-Diode reichen, allerdings ist die Spannung bei
» » Stromschwankungen (z. B. Belastung der Spannungsversorgung) dann nicht
» » besonders stabil. Besser wären 1-10 mA.
»
» Danke für die schnelle Antwort, es handelt sich hierbei aber nicht um eine
» Spannungsversorgung, sondern darum das ich den Eingang eines AD-Wandlers
» vor zu hoher Spannung schützen möchte. Diese Spannung beträgt maximal
» 4,396 V.
» Mich würde nun interessieren wieviel Strom ne Z-Diode braucht damit sie
» alles oberhalb 4,3V (bei ner Z-Diode mit Uz 4,3V) abschneidet, da es ja
» bis zu 5V werden können.
»
» Kann ich da den Widerstand beliebig hoch wählen oder muß sie zum sauberen
» Arbeiten nen gewissen Strom zur Verfügung haben?

Natürlich brauchst Du einen gewissen Strom, damit die Z-Diode wirkt. Wie gesagt, 0,5mA können ausreichen.
Alternativ kannst Du auch eine normale Diode nehmen und diese gegen Vcc schalten: 5V - 0,7V = 4,3V.

--
Und die Grundgebihr is aa scho drin. DOS is jo nett..

» Kann ich da den Widerstand beliebig hoch wählen oder muß sie zum sauberen
» Arbeiten nen gewissen Strom zur Verfügung haben?

Schau Dir doch mal die Kennlinie einer Z-Diode an.
das beantwortet Deine Frage.
Unabhängig davon; bist Du dir wirklich sicher, das
5V Deinem Eingang schaden? Üblicherweise werden
solche Eingänge mit einer Diode gegen 5V geschützt.
Gruss
Harald

» Schau Dir doch mal die Kennlinie einer Z-Diode an.
» das beantwortet Deine Frage.
» Unabhängig davon; bist Du dir wirklich sicher, das
» 5V Deinem Eingang schaden? Üblicherweise werden
» solche Eingänge mit einer Diode gegen 5V geschützt.
» Gruss
» Harald

Ja, 5V schaden dem Eingang. Die maximale Eingangsspannung am analogen Eingang des AD-Wandlers beträgt Vdd (Versorgungsspannung) + 0,3V. Da er mit Uref=4,096V versorgt wird, beträgt die maximal zulässige Spannung an seinem Eingang 4,396V. Da 4,3V Zenerspannung ein gängiger Wert ist käme eine solche Zenerdiode in Frage, da mich nur die Spannung 0V-4,096V interessiert (als Signal kommt aber eine Spannung an, die zwischen 0V und 5V variiert).
Da die Schaltung als Stromschnittstelle 4-20mA fungieren soll darf ihre maximale Stromaufnahme 4mA betragen. Deshalb interessiert mich ob und wieviel Strom eine Begrenzung mittels Zenerdiode benötigt um sauber von 0-4,3V zu arbeiten.

@Elektronix(R):
Die Idee mit der Diode ist nicht schlecht , aber hierfür gar nicht brauchbar.

» Ja, 5V schaden dem Eingang. Die maximale Eingangsspannung am analogen
» Eingang des AD-Wandlers beträgt Vdd (Versorgungsspannung) + 0,3V. Da er
» mit Uref=4,096V versorgt wird, beträgt die maximal zulässige Spannung an
» seinem Eingang 4,396V.

Du bist von Beruf Milchmädchen?

» » Ja, 5V schaden dem Eingang. Die maximale Eingangsspannung am analogen
» » Eingang des AD-Wandlers beträgt Vdd (Versorgungsspannung) + 0,3V. Da er
» » mit Uref=4,096V versorgt wird, beträgt die maximal zulässige Spannung
» an
» » seinem Eingang 4,396V.
»
» Du bist von Beruf Milchmädchen?

Ja, sowas ähnliches.
Aber wie soll ich diese Frage verstehen?

» » Schau Dir doch mal die Kennlinie einer Z-Diode an.
» » das beantwortet Deine Frage.
» » Unabhängig davon; bist Du dir wirklich sicher, das
» » 5V Deinem Eingang schaden? Üblicherweise werden
» » solche Eingänge mit einer Diode gegen 5V geschützt.
» » Gruss
» » Harald
»
» Ja, 5V schaden dem Eingang. Die maximale Eingangsspannung am analogen
» Eingang des AD-Wandlers beträgt Vdd (Versorgungsspannung) + 0,3V. Da er
» mit Uref=4,096V versorgt wird,

Das muss aber ein seltsamer AD-Wandler sein, wenn er
aus der Referenzspannung versorgt wird. Wenn Du uns
nicht glaubst, würde ich mich an Deiner Stelle mal beim
Hersteller des AD-Wandlers über diezulässigen Spannungen
am Eingang erkundigen, und wie man deren Einhaltung
sicherstellt.
Gruss
Harald
PS: Hast Du Dir inzwischen mal das Datenblatt einer
Z-Diode angesehen und daraus entnommen, das sie sich
für Deinen Zweck nicht besonders gut eignet?

» Das muss aber ein seltsamer AD-Wandler sein, wenn er
» aus der Referenzspannung versorgt wird. Wenn Du uns
» nicht glaubst, würde ich mich an Deiner Stelle mal beim
» Hersteller des AD-Wandlers über diezulässigen Spannungen
» am Eingang erkundigen, und wie man deren Einhaltung
» sicherstellt.
» Gruss
» Harald
» PS: Hast Du Dir inzwischen mal das Datenblatt einer
» Z-Diode angesehen und daraus entnommen, das sie sich
» für Deinen Zweck nicht besonders gut eignet?

Hallo Harald.
Ich benutze den ADS1100.
Da entnehme ich dem Datenblatt genau diese Angaben die ich oben gemacht habe.
Ich habe das auch so verstanden mit der Z-Diode, wollte mich nur nochmal bei den Experten hier rückversichern.
Ich habe das so verstanden das die Z-Diode einen minimalen Strom braucht, damit sie sauber arbeitet. Wenn ich den also bis in den µA-Bereich durch einen Vorwiderstand begrenze arbeitet sie wohl nicht sauber. Außerdem verschiebt sich die Zenerspannung wenn ich den Strom begrenze richtig?
Und bei Toleranzen von 5-10% läge ich bei einer 4,3Z-Diode ja schon über der zulässigen Spannung.

» » Das muss aber ein seltsamer AD-Wandler sein, wenn er
» » aus der Referenzspannung versorgt wird. Wenn Du uns
» » nicht glaubst, würde ich mich an Deiner Stelle mal beim
» » Hersteller des AD-Wandlers über diezulässigen Spannungen
» » am Eingang erkundigen, und wie man deren Einhaltung
» » sicherstellt.
» » Gruss
» » Harald
» » PS: Hast Du Dir inzwischen mal das Datenblatt einer
» » Z-Diode angesehen und daraus entnommen, das sie sich
» » für Deinen Zweck nicht besonders gut eignet?
»
» Hallo Harald.
» Ich benutze den ADS1100.
» Da entnehme ich dem Datenblatt genau diese Angaben die ich oben gemacht
» habe.
» Ich habe das auch so verstanden mit der Z-Diode, wollte mich nur nochmal
» bei den Experten hier rückversichern.
» Ich habe das so verstanden das die Z-Diode einen minimalen Strom braucht,
» damit sie sauber arbeitet. Wenn ich den also bis in den µA-Bereich durch
» einen Vorwiderstand begrenze arbeitet sie wohl nicht sauber. Außerdem
» verschiebt sich die Zenerspannung wenn ich den Strom begrenze richtig?
» Und bei Toleranzen von 5-10% läge ich bei einer 4,3Z-Diode ja schon über
» der zulässigen Spannung.

Ich würde mal behaupten, daß Du schief gelesen hast. Ein AD-Wandler wird nicht mit Uref (Referenzsspannung = Vergleichsspannung) gespeist, sondern mit einer Betriebsspannung (aus der wird die Uref erzeugt). Außerdem ist er normalerweise auf die Pegel von nachfolgenden Digitalbausteinen, also z. B. TTL-Pegel abgestimmt. Dann braucht er nicht 4,09V, sondern 5V Betriebsspannung. Dann ist der Analogeingang mit 5V aber noch längst nicht überlastet. Außerdem gebe ich Harald Wilhelms Recht, daß die Eingänge intern gegen Überlastung geschützt sind.

--
Und die Grundgebihr is aa scho drin. DOS is jo nett..

» Hallo Harald.
» Ich benutze den ADS1100.
» Da entnehme ich dem Datenblatt genau diese Angaben die ich oben gemacht
» habe.

Ich habe mir mal die Mühe gemacht, das Datenblatt des
Bausteins zu suchen. (Besser wäre es gewesen, wenn Du
den Link gleich in Deinem ersten Posting gezeigt hättest)
Dort wird eindeutig geschrieben, das die Eingangs-
Spannung des eingebauten OPV im Bereich von -0,3V bis
Betriebsspannung + 0,3V liegen soll. Da die Betriebs-
spannung bei Dir vermutlich 5V beträgt, lässt sich das
leicht durch zwei Schottki-Dioden zum Plus und Minuspol
der Betriebsspannung erreichen. Vermutlich sind diese
Dioden sogar schon im IC eingebaut. Dafür spricht die
Angabe von 10 mA zulässigem Eingangsstrom. Diesen Grenz-
wert könnte man auch leicht mit einem vorgeschalteten
Widerstand einhalten.

» Ich habe das so verstanden das die Z-Diode einen minimalen Strom braucht,
» damit sie sauber arbeitet.

Du hast Dir anscheinend immer noch nicht das Datenblatt
angesehen...
Gruss
Harald

Sorry, hatte vergessen den Link zu posten.
Nein, bei mir liegt die Versorgung auf der Referenzspannung von 4,096V. Deshalb ist dann wie Du ja selbst gelesen hast bei 4,396V Schluß am Eingang.

So, hab mir das Datenblatt angesehen, verstehe das aber offensichtlich nicht.
Du hast ja selbst schon geschrieben das ich eine Zenerdiode in meinem Fall nicht wirklich gebrauchen kann.
Kannst Du mir eventuell auch mal erklären warum das so ist?

Gruß Patrick

» Sorry, hatte vergessen den Link zu posten.
» Nein, bei mir liegt die Versorgung auf der Referenzspannung von 4,096V.
» Deshalb ist dann wie Du ja selbst gelesen hast bei 4,396V Schluß am
» Eingang.

Dann klemm eben auf die Referenzspannng. Die muss
ja sowieso ziemlich niederohmig sein, um die Digi-
talausgänge treiben zu können. Oder begnüge Dich
mit dem Vorwiderstand. Übrigens ist es ziemlich
unsinnig, die Spannng mit drei Stellen hinterm Komma
anzugeben. Wenn Du Dir nicht sehr viel Mühe beim Aufbau
der Schaltung gibst, kannst Du froh sein, wenn Du 10 Bit
Genauigkeit erreichst.

» So, hab mir das Datenblatt angesehen, verstehe das aber offensichtlich
» nicht.
» Du hast ja selbst schon geschrieben das ich eine Zenerdiode in meinem Fall
» nicht wirklich gebrauchen kann.
» Kannst Du mir eventuell auch mal erklären warum das so ist?

Weil die u/i kennlinie eben nicht scharfkantig, sondern
eher rund ist, insbesondere bei kleinen Strömen.
Grss
Harald

» Dann klemm eben auf die Referenzspannng. Die muss
» ja sowieso ziemlich niederohmig sein, um die Digi-
» talausgänge treiben zu können. Oder begnüge Dich
» mit dem Vorwiderstand. Übrigens ist es ziemlich
» unsinnig, die Spannng mit drei Stellen hinterm Komma
» anzugeben. Wenn Du Dir nicht sehr viel Mühe beim Aufbau
» der Schaltung gibst, kannst Du froh sein, wenn Du 10 Bit
» Genauigkeit erreichst.

Also ich hab das schon aufgebaut. Brauche aber allerdings auch nicht die vollen 16bit Auflösung. Hab seine Eingänge auf Umess (0,0138 - 4 V) und GND liegen. In diesem Fall arbeitet er nur mit 15bit Auflösung, da er keine negative Differentialspannung an seinen Eingängen erhält. Diese 15bit shift ich noch um drei Stellen nach rechts da mir 12bit Auflösung reichen. Funktioniert auch einwandfrei, da er mir den Nullpunkt (dieser liegt durch die Offsets der Bauteile bei ca. 13,8mV) wunderbar als 6E ins EEPROM schreibt. 6E = 110 und 110*(4,096/2^15)= 0,01375 V.
Von dieser Seite aus habe ich keine Probleme.

» Weil die u/i kennlinie eben nicht scharfkantig, sondern
» eher rund ist, insbesondere bei kleinen Strömen.

Ok, das heißt also je kleiner der Strom umso schlechter schneidet sie mir die Spannung ab, halbwegs richtig?

Hab jetzt einen nichtinvertierenden Verstärker so beschaltet das er die Verstärkung 1,2 besitzt (Widerstand am Ausgang des OP=4,8kOhm, Widerstand gegen Masse 24kOhm). Da der OP bei einer Versorgung mit 5V ja auch maximal 5V am Ausgang bringt kann ich über dem 24kOhm Widerstand bei einer Eingangsspannung von 0-4,16V immer die gleiche Spannung abgreifen, die am Eingang liegt (der OP regelt ja seine Eingänge auf NULL aus, bzw. versucht das zumindest solange es ihm möglich ist). zwischen 4,17V und 5V habe ich da immer 4,16V da er nicht mehr weiter aussteuern kann. Damit habe ich jetzt meine Spannungsbegrenzung aufgebaut, die so ca. 215µA verbraucht.

Gruß Patrick

» Hab jetzt einen nichtinvertierenden Verstärker so beschaltet das er die
» Verstärkung 1,2 besitzt (Widerstand am Ausgang des OP=4,8kOhm, Widerstand
» gegen Masse 24kOhm). Da der OP bei einer Versorgung mit 5V ja auch maximal
» 5V am Ausgang bringt kann ich über dem 24kOhm Widerstand bei einer
» Eingangsspannung von 0-4,16V immer die gleiche Spannung abgreifen, die am
» Eingang liegt (der OP regelt ja seine Eingänge auf NULL aus, bzw. versucht
» das zumindest solange es ihm möglich ist). zwischen 4,17V und 5V habe ich
» da immer 4,16V da er nicht mehr weiter aussteuern kann. Damit habe ich
» jetzt meine Spannungsbegrenzung aufgebaut, die so ca. 215µA verbraucht.

Was ein Aufwand, ein simpler Reihenwiderstand hätte es völiig getan.