Forum

Hallo,
ich habe die Aufgabe, einen Saegezahn-Generator basteln und habe dazu einen IVC102 IC von Burr&Brown und 2 OPVs von AD als Ausgangsverstaerker zur Verfuegung.
Zwar bin ich ET-Student, habe aber praktisch sehr wenig Erfahrung und entwerfe zum ersten mal eine Schaltung selbst. Dabei habe ich grosse Anlaufschwierigkeiten.
Koennt ihr mir weiter helfen wie ich vorgehen kann?

Die Eckdaten sind folgende:
V_max_out: -10V - + 10V,
f_saegezahn = ca. 90kHz
Anstiegszeit = ca. 600 ns
Resetzeit = ca. 6500 ns

Leider stehe ich gerade recht hilflos vor der Aufgabe, da ich so etwas noch nie gemacht habe.
Vielleicht wuerde eine Initialzuendung helfen - wuerde mich freuen, wenn ihr mir einen Tipp geben koenntet.

Viele Gruesse,
Tobias

Hallo Tobias,

Was mich an Deinem Posting irritiert, ist Deine totale Hilflosigkeit. Ich werde den Eindruck nicht los, dass Du vor dieser Aufgabe noch keine leichteren Aufgaben bekommen hast an denen Du einigermassen schrittweise wachsen konntest. Und mit wachsen können, denke ich auch an eine fachliche Begleitung durch einen Lehrer.

In welcher Art Ausbildung steckst Du?

Wenn wir hier etwas mehr über die Hintergründe kennen, ist es vielleicht leichter Dir etwas Hilfe zur Selbsthilfe bieten zu können. Im Moment weiss ich jedenfalls nicht, womit ich anfangen soll, denn wozu es nicht hinauslaufen darf, ist die Unterstützung durch Lösungen. Das ist Deine Aufgabe.

Schau es beginnt ja schon damit, dass Du es mit einem Spezial-IC zu tun hast. Ich weiss nicht wie es vielen andern hier geht, aber ich müsste mich erstmal mit diesem IC auseinandersetzen. Und Du siehst doch sicher ein, dass dies nicht so der richtige Weg sein kann...

Ich habe mich jetzt mal zur Gesmtproblematik etwas geäussert. Wir wollen mal abwarten was andere dazu meinen.

Gute Nacht bis morgen und dann sehen wir weiter...

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

Hallo Thomas,

ich studiere seit 4 Jahren Elektrotechnik auf Diplom und hatte bisher nie eine praktische Aufgabe. Zwar habe ich selbst etwas mit Microcontrollern experimentiert, jedoch noch nie mit analoger Schaltungstechnik. So gesehen ist es eigentlich schon peinlich, dass ich als fast fertiger Ingenieur mit so "dummen" Fragen hier ankomme, aber so ist das jetzt eben.
So gesehen habe ich vor dieser Aufgabe keine leichtere bekommen. Wenn man mal von Praktika absieht die jedoch sehr unselbststaendig angelegt waren.
Jetzt muss ich selbststaendig was entwerfen und mir fehlt jede Erfahrung.

Zwei konkrete Fragen:
Wenn ich mir ein Blockschaltbild ueberlegt habe und einen Schaltkreis daraus machen moechte - Wie ist das prinzipielle Vorgehen?

Vielleicht mache ich mir alles nur viel zu kompliziert weil ich 4 Jahre lang ausschliesslich theoretische Betrachtungen angestellt habe.

Ich moechte natuerlich nicht, dass jemand diese Aufgabe fuer mich loest, da ich ja etwas dabei lernen will.

Ich habe etwas in den Kursen auf dieser Seite gelesen und finde alles sehr gut beschrieben! Mir fehlt im Moment jedoch eine abstrakte Beschreibung der Vorgehensweise fuer die Zusammenstellung einer mehrstufigen Schaltung.

ich wuerde mich freuen, wenn mir an der Stelle jemand weiter helfen koennte, bzw. mir einen Tipp geben wo ich mich einlesen kann.

Viele Gruesse und jetzt schon vielen Dank,
Tobias

» Hallo Tobias,
»
» Was mich an Deinem Posting irritiert, ist Deine totale Hilflosigkeit. Ich
» werde den Eindruck nicht los, dass Du vor dieser Aufgabe noch keine
» leichteren Aufgaben bekommen hast an denen Du einigermassen schrittweise
» wachsen konntest. Und mit wachsen können, denke ich auch an eine fachliche
» Begleitung durch einen Lehrer.
»
» In welcher Art Ausbildung steckst Du?
»
» Wenn wir hier etwas mehr über die Hintergründe kennen, ist es vielleicht
» leichter Dir etwas Hilfe zur Selbsthilfe bieten zu können. Im Moment weiss
» ich jedenfalls nicht, womit ich anfangen soll, denn wozu es nicht
» hinauslaufen darf, ist die Unterstützung durch Lösungen. Das ist Deine
» Aufgabe.
»
» Schau es beginnt ja schon damit, dass Du es mit einem Spezial-IC zu tun
» hast. Ich weiss nicht wie es vielen andern hier geht, aber ich müsste mich
» erstmal mit diesem IC auseinandersetzen. Und Du siehst doch sicher ein,
» dass dies nicht so der richtige Weg sein kann...
»
» Ich habe mich jetzt mal zur Gesmtproblematik etwas geäussert. Wir wollen
» mal abwarten was andere dazu meinen.
»
» Gute Nacht bis morgen und dann sehen wir weiter...

Hallo Tobias,

» ich studiere seit 4 Jahren Elektrotechnik auf Diplom und hatte bisher nie
» eine praktische Aufgabe. Zwar habe ich selbst etwas mit Microcontrollern
» experimentiert, jedoch noch nie mit analoger Schaltungstechnik. So gesehen
» ist es eigentlich schon peinlich, dass ich als fast fertiger Ingenieur mit
» so "dummen" Fragen hier ankomme, aber so ist das jetzt eben.

Die Frage ist nicht dumm. Und die Schuld - wenn man überhaupt von Schuld reden kann - liegt keinesfalls nur bei Dir. Sie ist auch systembedingt.

» So gesehen habe ich vor dieser Aufgabe keine leichtere bekommen. Wenn man
» mal von Praktika absieht die jedoch sehr unselbststaendig angelegt waren.

Ich zeige Dir jetzt mal ein Praktikum das ich an der ETH-Zürich fuer 2. und 3.-semestrige Studenten durchführe. Lies die Inhalte bitte gelegentlich durch und sage mir dann, ob Du schon mal so etwas ähnliches gemacht hast und es hat Dir persönlich nichts gebracht. Diese Antwort eilt nicht. Nimm Dir Zeit dafür.

Hier der Link (folge dann en weiteren Link(s)):
"EMG Biofeedback Device"
http://www.isi.ee.ethz.ch/teaching/pps/emg_biofeed/

» Jetzt muss ich selbststaendig was entwerfen und mir fehlt jede Erfahrung.
»
» Zwei konkrete Fragen:
» Wenn ich mir ein Blockschaltbild ueberlegt habe und einen Schaltkreis
» daraus machen moechte - Wie ist das prinzipielle Vorgehen?

Es beginnt also mit einer Blackbox. Nehmen wir ein einfaches Beispiel: Du hast einen Input und zwei Outputs. Ein Ausgang soll das Eingangssignal verstärkt um einen Betrag wiedergeben und der zweite Ausgang hat eine Triggerfunktion. Unterhalb eines gewissen Pegels (arithmetischer Mittelwert) soll der Triggerausgang auf logisch LOW (0 V) und oberhalb auf logisch HIGH (+5 V) liegen.

Ich denke, bei diesem Beispiel, dass ich wahrscheinlich die Verstärkerschaltung mit einem Opamp realisiere, dann nutze ich dessen Ausgangsspannung dazu um mittels eines simplen Tiefpassfilters (wenn dies den Anforderungen reicht) eine Mittelwertspannung zu bilden, das ich einer Komparatorschaltung zuführe, dessen Referenzeingang eben bei der Triggerspannung liegt.

Nun, das ist natuerlich noch sehr oberflächlich. Man muss noch mehr wissen, wie z.B. Frequenzbandbreite und Verstärkung, für die Wahl des Opamps, der die notwendigen Voraussetzungen in Bezug auf die Unity-Gaín-Bandbreite und Slewrate erfüllen muss. Die Slewrate ist wichtig wenn es um die Frequenzbandbreite fuer hohe Pegel geht.

Das ist jetzt grad ein Beispiel, um zu einer realistischeren Schaltung zu gelangen. Es koennen noch beliebig viele andere Parameter dazu kommen, welche Einflüsse auf die Schaltungsentwicklung haben, wie Temperatur, Rauschen, Störimunität u.s.w.

Der Weg von der Blackbox zur Schaltung setzt ganz wichtige Grundkenntnisse der passiven und aktiven Bauteile voraus, damit man weiss, wozu man welche überhaupt einsetzen kann und was man in den Datenblättern berücksichtigen muss.

» Ich habe etwas in den Kursen auf dieser Seite gelesen und finde alles sehr
» gut beschrieben! Mir fehlt im Moment jedoch eine abstrakte Beschreibung der
» Vorgehensweise fuer die Zusammenstellung einer mehrstufigen Schaltung.

Ich habe Dir jetzt in groben Zuegen gezeigt worauf es ankommt. Das ist natürlich nicht vollständig und ich hoffe, Du bekommst morgen noch Tipps von andern. Es werden dann sicher noch andere Perspektiven dazu kommen, an die ich jetzt nicht denke, aber andere schon. Es ist alles nicht so leicht zu erklären. Schon gar nicht per Mail oder Posting. Und der Schreibaufwand ist dementsprechend auch nicht gering.

Ich werde in den nächsten Tagen eher nicht soviel Zeit für's Forum haben. Ich wünsch Dir viel Glück...

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

Wow, Vielen Dank erst mal!
Das hat mich schon etwas weiter gebracht.
Ich glaube ich habe viel zu viel Angst, etwas falsch zu machen und fange deshalb gar nicht erst an, konkrete praktische Schritte zu machen.
Werd jetzt erst mal ein paar Versuche machen.
Danke erst mal,
Tobi

Hi Thomas,
deine Antwort hat mir auf jeden Fall schon weiter geholfen. Ich habe jetzt eine kleine Schaltung entworfen und bin damit beschaeftigt, das Rauschverhalten auszurechnen.
Leider stosse ich da auch schon wieder an meine praktischen Erfahrungsgrenzen bzw. vll. auch Verstaendnisprobleme.

Im Datenblatt des IVC102 ist leider nur ein Diagramm zur "Total output noise vs. C_in" bzgl. der Spannung.
I_n kann ich leider nicht direkt finden. Gibt es eine Moeglichkeit, das auszurechnen oder ist es einfach nicht moeglich, darueber eine Aussage zu treffen?

Weiter ist ein Wert zur Noise Voltage des OPamps bei 1kHz angegeben. Mein Generator soll mit ca 90kHz arbeiten und die Schaltungsbandbreite soll dafuer wohl so ca. 1Mhz betragen. Kann ich mit diesem Wert was anfangen?

Ich bin mir momentan nicht sicher ob fuer eine Rauschberechnung (z.B. Rauschzahl) einer Komponente die Bandbreite der entsprechenden Komponente oder die des ganzen Schaltkreises notwendig ist.

Bisher hab ich fast das ganze OPamp-Kapitel im Tietze-Schenk und den OPV-Minikurs durchgelesen (und teilweise ueberflogen) und bin an diesen Punkten noch nicht wirklich weiter.

Kann mir noch jemand einen Tipp geben?

Tobias

» deine Antwort hat mir auf jeden Fall schon weiter geholfen. Ich habe jetzt
» eine kleine Schaltung entworfen und bin damit beschaeftigt, das
» Rauschverhalten auszurechnen.
» Leider stosse ich da auch schon wieder an meine praktischen
» Erfahrungsgrenzen bzw. vll. auch Verstaendnisprobleme.
»
» Im Datenblatt des IVC102 ist leider nur ein Diagramm zur "Total output
» noise vs. C_in" bzgl. der Spannung.

Okay, eigentlich wollte ich nicht explizit auf das IC eingehen und lieber nur allgemeine Aussagen machen. Da ich aber trotzdem etwas über das IC wissen mussen, werfe ich also einen Blick drauf:
http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ivc102.pdf

» I_n kann ich leider nicht direkt finden.

Weil es FET-Eingänge sind, ist der Rauschstrom derart klein, dass er kaum verifizierbar ist.

Dazu muss man folgendes wissen: Der Rauschstrom (bedeutend bei bipolaren Eingängen) multipliziert sich mit dem Quellwiderstand zur Rauschspannung. Darum kann man bei der Anwendung von besonders niederrrauschendem Opamp nur niederohmige Quellen anschliessen, wie z.B. niederohmige dynamische Audioquellen (Mikrophon, Moving-Coil etc.).

Die Rauschspannung ist mit 10 nV / Hz^-2 (Quadratwurzel aus Hz) angegeben und das bei 1 kHz. Die genaue Bezeichnung für diesen Wert nent sich Rauschspannungsdichte.

Leider fehlt ein Diagramm zum Eingangsrauschen. Schade, weil da haette man leicht erklären können, warum diese Definition bei 1 kHz.

Wie auch immer, unterhalb von einer gewissen, relativ niedrgen Frequenz, so bei etwa 100 Hz oder weniger, nimmt die Rauschspannungsdichte zu. Oberhalb dieser Frequenz bleibt sie ziemlich konstant.

Zur Berechnung der Rauschspannung betreffs einer Frequenzbandbreite, die wesentlichlich grösser sein kann, als dieser untere Rest wo die Rauschdichte zu nimmt, spielt dieser nichtlineare Abschnitt oft untergeordnete Rolle. In Deinem Fall, wo die Bandbreite 1 MHz beträgt, trifft dies zu.

Es gibt von mir bezüglich Rauschspannung einen Elektronik-Minikurs:
"Rauschdämpfung mit Tiefpassfilter"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/noise1.htm

Lies das alles mal ganz genau durch. Dann verstehst Du worum es geht. Als "Prpband" dient ein CMOS-Opamp der LinCMOS-Opamp-Familie, - auch von TI.

Im Minikurs geht es genau um das Thema, einfach in der speziellen Anwendung zur Messung elektromyographischer Signale EMG, dass man die Frequenzbandbreite soweit reduziert, wie es zur Anwendung gerade noetig ist. Damit kann man logischerweise Rauschen reduzieren.

Ich hoffe, das hilft Dir weiter.

Und dann noch etwas, unterschätze die Schnellsuch-Funktion des ELKO nicht. Sie ist ganz oben. Wenn Du dort 'rauschen' eingibst, zeigt das Resultat meinen Minikurs sogleich en erster Stelle. Mach mal einen Versuch mit der Eingabe von 'slewrate' und 'slew-rate'. Es lohnt sich stets beides auszuprobieren, mit und und ohne Bindestrich.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» eine kleine Schaltung entworfen und bin damit beschaeftigt, das
» Rauschverhalten auszurechnen.

Warum? hat doch keiner nach gefragt (oder du uns das in der Eingangsfrage unterschlagen.

Bring doch erstmal die Schaltung grundsätzlich zum laufen, bevor du auf Nebenkriegsschauplatze ausweichst.

hws

Hi,
habs mittlerweile geschafft und werd die Schaltung heute aufbauen. Rauschen ist berechnet und auch einigermassen sinnvoll. Vielen Dank fuer eure Hilfe.

Ich hatte die Aufgabe, bestimmte Grenzwerte einzuhalten und wollte deshalb vorher wissen ob das mit der Anordnung zu schaffen ist.

Auch auf die Gefahr hin, in einen alten Glaubenskrieg hinein zu stochern.. Wenn ich die Schaltung simulieren und Layouten will - welches Programm ist fuer einen Anfaenger sinnvoll und wie fange ich am besten an?

Ich hab mir PSpice, Target und gEDA mal angeschaut. gEDA besticht natuerlich durch den Preis. Bekomme ich das als Anfaenger in den Griff? Hab gehoert, dass es so seine Macken haben soll.

Viele Gruesse,
Tobias

» Wenn ich die Schaltung simulieren und Layouten will - welches Programm ist
» fuer einen Anfaenger sinnvoll und wie fange ich am besten an?

Ich bin in Eagle und LT Spice (=Spice mit intuitiver Oberfläche, aber von den mitgelieferten Modellen her auf LT eingeschworen. Was mich aber nicht hindert, ein vergleichbares Bauteil eines anderen Herstellers stattdessen in der Hardware einzusetzen) gross geworden.

Die beiden Programme sind im kommerziellen Bereich verbreitet. Ob ein billigeres Programm evtl günstiger (nicht billiger) ist, musst du selbst beurteilen.

Bei LT Spice ist es schwierig, da das kostenlos und ohne Laufzeiteinschränkungen ist.

Bei Eagle gibts ne kostenlose Version bis max 1/2 Europakarte. Vorhandene größere Projekte können aber trotzdem BEARBEITET werden. (Wenn man von jemandem mit ner kommerziellen Version sich nun ein leeres Projekt ... - aber nee, das verstieße ja gegen Lizenzbedingungen )

Man wird dir auch noch Target (als Layoutprogramm) vorstellen - kenn ich nicht und im kommerziellen Bereich nicht verbreitet. Aber du zieltest wohl auch nicht auf den kommerziellen Bereich ab?

hws

Hi, danke fuer die ausfuehriche Antwort.
Ob ich irgendwann auf den kommerziellen Bereich abziele kann ich noch nicht sagen. Mit Eagle habe ich jetzt schon etwas rumgespielt. Auch mit der Studentenversion von Pspice. Besteht ein grosser Unterschied zwischen LT Spice und ngSpice?
Ich wuerde ein Linux-Programm bevorzugen, wenn es sich lohnt jedoch auch umsteigen oder Wine nutzen.
Fuer den Anfang brauche ich, so weit ich das bisher ueberblicken kann, eine Simulationssoftware und eine Software fuer das Layout. Ist das Richtig?
Kann ich zwischen der Simulationssoftware und der Layout-Software Projekte oder Daten austauschen? Bzw. zwischen welchen gehts und zwischen welchen nicht?
Ist es sinnvoll, Eagle und ngSpice zu kombinieren?

Viele Gruesse erst mal,
Tobias



» » Wenn ich die Schaltung simulieren und Layouten will - welches Programm
» ist
» » fuer einen Anfaenger sinnvoll und wie fange ich am besten an?
»
» Ich bin in Eagle und LT Spice (=Spice mit intuitiver Oberfläche, aber von
» den mitgelieferten Modellen her auf LT eingeschworen. Was mich aber nicht
» hindert, ein vergleichbares Bauteil eines anderen Herstellers stattdessen
» in der Hardware einzusetzen) gross geworden.
»
» Die beiden Programme sind im kommerziellen Bereich verbreitet. Ob ein
» billigeres Programm evtl günstiger (nicht billiger) ist, musst du selbst
» beurteilen.
»
» Bei LT Spice ist es schwierig, da das kostenlos und ohne
» Laufzeiteinschränkungen ist.
»
» Bei Eagle gibts ne kostenlose Version bis max 1/2 Europakarte. Vorhandene
» größere Projekte können aber trotzdem BEARBEITET werden. (Wenn man von
» jemandem mit ner kommerziellen Version sich nun ein leeres Projekt ... -
» aber nee, das verstieße ja gegen Lizenzbedingungen )
»
» Man wird dir auch noch Target (als Layoutprogramm) vorstellen - kenn ich
» nicht und im kommerziellen Bereich nicht verbreitet. Aber du zieltest wohl
» auch nicht auf den kommerziellen Bereich ab?
»
» hws

» Besteht ein grosser Unterschied zwischen
» LT Spice und ngSpice?
Ich bin gleich mit LT-Spice - bzw mit den vorhergehenden Versionen Switcher-Cad groß geworden. Damals konnte man damit nur Schaltregler IC's berechnen bzw simulieren. Später wurde das Programm auf allgemeine Simulation im Sinne von Spice erweitert. Dann wurde Bode Diagramm Zeichnen hinzugefügt (und irgendwas drittes gibts jetzt auch noch?)

» Fuer den Anfang brauche ich, so weit ich das bisher ueberblicken kann,
» eine Simulationssoftware und eine Software fuer das Layout. Ist das
» Richtig?
Weiss ich nicht. Man kann auch Hardware aufbauen und mit dem Oszi messen, anstatt zu simulieren.
Und auf Lochraster aufbauen statt Layouten. Kommt drauf an, was du machen willst. Ein 64pol SMD IC eines µC's wirst du allerdingsnicht in Lochraster hinkriegen. Andererseits auch nicht im Simulationsprogramm testen könnnen (oder gibts schon irgendwo Spice-Modelle für µC's)
Dafür gibts µC Entwicklugssysteme, mit denen man sowohl in der Simulation als auch in der Hardware Programme in Einzelschritten laufen lassen kann und sich Register, Speicher, Ports ansehen kann.

» Kann ich zwischen der Simulationssoftware und der Layout-Software Projekte
» oder Daten austauschen?

Ich glaube nicht. Beide Programma arbeiten zwar auch mit Netzlisten, aber ob die Darstellung kompatibel ist, bezweifel ich mal.

» Ist es sinnvoll, Eagle und ngSpice zu kombinieren?

Mit Eagle hab ich hauptsächlich Platinen für µC und andere Hardware gemacht, die ich nicht (oder nicht so komplett) vorher simuliert habe.
Aktuell simuliere ich in LT Spice ne Umrichterbrücke und Kompensationsdrossel. Ist allerdings nur ein Teil der Gesamtschaltung und es wird einen Musteraufbau geben, bei dem die Feinheiten erforscht werden. Die Platine hat dann nicht mehr viel mit dem Spice-Schaltplan gemeinsam.

Wenn du denkst, du kannst dir mit Spice den Lötkolben ersparen - wird nicht gehen.

hws

Hi,
danke fuer die Antwort.
Ich will mir nicht den Loetkolben ersparen. Ich mag es, auch was in der Hand zu haben. Allerdings ist oft schneller einmal die Funktion einer Schaltung grob ueberprueft, wenn ich sie am Rechner male bevor ich grobe Fehler "hart" verdahte.
Vielen Dank erst mal.
Ich werd jetzt erst mal etwas probieren und testen und mich einarbeiten.

Viele Gruesse,
Tobias