Benötigen Sie eine Anleitung zum Verriegeln des Ausgangs des Operationsverstärkers (N-Kanal-Mosfet)

Es gibt online viele Schaltpläne für die Verriegelung von High-Side-Schaltern mit einem p-Kanal-Mosfet oder einem PNP-Transistor. (Ich) konnte keine für Low-Side finden, also habe ich versucht, meine eigenen zu entwerfen:

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ich möchte, dass der Mosfet "eingeschaltet" bleibt, wenn der Ausgang des Operationsverstärkers hoch geht, auch wenn der Ausgang des Operationsverstärkers niedrig wird, bis SW3 gedrückt wird. Die Schaltung funktioniert irgendwie / irgendwie in einem groben Simulator, aber es gibt zwei Probleme:

Erste; Wenn der Ausgang des Operationsverstärkers von hoch auf niedrig geht, reduziert sich die Gate-Spannung des Mosfet auf ~ 2,5 V, selbst wenn ich den Emitter Q1 vom Kollektor Q2 trenne und die 12-V-Versorgung an den Kollektor Q2 anschließe. Offensichtlich, weil die Basis bei 2,5 V liegt ...

Zweite; Ich möchte einen normalerweise offenen Druckknopf anstelle eines normalerweise geschlossenen verwenden.

Hinweis: Ich weiß, dass das Hinzufügen einer Diode vom Operationsverstärkerausgang zum nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers den Ausgang des Operationsverstärkers verriegelt halten kann, aber dies wird die Spannung am nicht invertierenden Eingang stören / ändern, was nicht wünschenswert ist.

Wie kann ich die beschriebenen Probleme lösen? gibt es dafür einen besseren Ansatz?

Haben Sie einen Grund, nicht nur einen digitalen Chip wie ein D-Flip-Flop (mit Reset) oder einen SR-Latch zu verwenden? Und warum verwenden Sie in dieser Anwendung einen Operationsverstärker anstelle eines Komparators?
@ThePhoton Um die Anzahl der Teile und die Größe der Leiterplatte zu reduzieren, haben Operationsverstärker im Vergleich zu herkömmlichen billigen Komparatoren eine niedrigere Eingangsoffsetspannung, und die Geschwindigkeit spielt wirklich keine so große Rolle.
Wenn Ihr Eingang wirklich ein Schalter ist, der an 2 und 0 V angeschlossen ist, ist eine Offsetspannung unter 1 mV irrelevant. Durch die Verwendung eines Komparators mit Open-Collector-Ausgang wird die Diode überflüssig, wodurch die Anzahl der Teile reduziert wird.

Antworten (3)

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Vermutlich soll Ihre 100-nF-Kappe sie beim Anlegen der Stromversorgung in einen EIN-Zustand zwingen. Sie können das wieder hinzufügen, aber es wäre gut, eine 1N4148-Diode hinzuzufügen, um zu verhindern, dass Q1 EB zusammenbricht.


Da am Drain von M1 nur ein Hub von 2,5 V anliegt, werden R6/R8 verwendet, um eine Spannung von 2,0 V an der Basis von Q2 aufzubauen. Wenn M1 "aus" ist, ist Q2 ebenfalls aus.

Wenn der Emitter auf nahe 0 V heruntergezogen wird, leitet Q2 und schaltet Q1 ein und damit M1, positive Rückkopplung.

Durch Drücken von SW1 wird Q1 ausgeschaltet, sodass die Rückkopplungsschleife unterbrochen wird und der Ausgangszustand nur vom Komparatorzustand abhängt. Wenn Sie möchten, dass SW1 M1 unabhängig vom Komparator ausschaltet, würden Sie es etwas anders machen.


Bearbeiten: Damit der Schalter den Komparator außer Kraft setzt, können Sie dem Gate von M1 einen Vorwiderstand wie 10K hinzufügen und das Gate über den Schalter gegen Masse kurzschließen.

Ein paar Leute haben vorgeschlagen, Logikfunktionen zu verwenden. Um die Entscheidung zu treffen, ob Sie eine Standardlogikfunktion wie ein Flipflop oder ein kreuzgekoppeltes Gatterpaar verwenden können, müssen Sie einige Überlegungen anstellen:

  • Funktioniert der FF sicher ab +12? Wenn nicht, sind ein Regler und zugehörige Kondensatoren sowie einige Widerstände erforderlich, um die Eingangsspannungen innerhalb der Spezifikation zu halten. Wenn dies der Fall ist, ist ein kleines Single-Gate-Gehäuse für ein Flip-Flop wahrscheinlich nicht möglich.

  • Wie ist der Einschaltzustand des FF? Wenn zufällig, müssen möglicherweise einige Schaltkreise hinzugefügt werden. Vielleicht sogar ein zusätzliches Gate-Paket und wieder einen anderen Chip, wenn Sie Logikfunktionen und kugelsichere Überwachungschips verwenden möchten.

  • Wenn sowohl S als auch R aktiviert sind, was ist der Ausgangszustand? Möglicherweise können Sie es dazu bringen, das zu tun, was Sie möchten, indem Sie die Funktion invertieren und dem Ausgang einen Inverter hinzufügen, aber das sind zusätzliche Teile.

So oder so ist es sicherlich möglich, nur mit unterschiedlichen Kompromissen.

Die Spannung nach R1 beträgt 2,5 V wegen des Zeners (LM336), der die Q1-Basis auf jeden Fall auslöst.
@ElectronSurf Ah, okay. Wird damit nicht funktionieren.
Fest..........
Danke, R6- und R8-Werte sind so hoch, dass die 2,5-V-Referenz auf ~ 1,7 V bricht. Ich habe versucht, sie zu reduzieren, aber dann hatte Circuit das gleiche Problem wie zuvor ...
Beachten Sie, dass R1 2.2K immer noch drin ist.
Danke, ich hatte einen Kabelbruch...
"Wenn Sie möchten, dass SW1 M1 unabhängig vom Komparator ausschaltet, würden Sie es etwas anders machen." Ich brauche das nicht, aber ich würde es trotzdem gerne lernen. Wann immer Sie etwas Freizeit hatten, könnten Sie das bitte auch zur Antwort hinzufügen. sehr geschätzt.

Sie können sich eine Menge Kopfschmerzen ersparen, indem Sie digitale Chips für digitale Funktionen verwenden. Sie können hier ein SR-Latch oder ein D-Flip-Flop mit einem RESET-Eingang verwenden.

Durch die Verwendung eines Komparators mit Open-Collector-Ausgang anstelle des Operationsverstärkers können Sie die Diode aus Ihrem Design eliminieren. Außerdem entfällt die Notwendigkeit einer negativen Stromversorgung (vorausgesetzt, der tatsächliche Eingangsspannungsbereich beträgt 0 - 2 V, wie in Ihrem Schaltplan gezeigt).

Mit einem SR-Latch sieht das so aus:

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

In der Praxis finden Sie es möglicherweise einfacher, eine zu beschaffen S ¯ R ¯ Latch (dh mit invertierten Eingängen) --- dann müssen Sie einige Verbindungen austauschen, damit die Dinge funktionieren.

Danke, aber geht das nicht mit diskreten Bauelementen?
@ElectronSurf, der Punkt meiner Antwort ist, dass es im Allgemeinen einfacher ist, dies nicht zu tun. Der digitale Logikdesigner hat die Arbeit erledigt, die Zeitkonstanten herauszufinden, sicherzustellen, dass die Eingangsschwellenwerte und Ausgangspegel korrekt sind, die Einrichtungs- und Haltezeiten zu überprüfen usw., damit Sie es nicht tun müssen. Und einfache digitale Chips kosten in der Regel nicht mehr, verbrauchen weniger Strom und nehmen weniger Platz auf der Platine ein als eine Lösung, die ein paar Transistoren und ein paar passive Komponenten erfordert.
Ich stimme @ThePhoton zu. Wenn Sie jedoch darauf bestehen, dies mit diskreten Transistoren zu tun, sehen Sie sich einfach das Design des Komparators und des SR-Latch an, da beide unter Verwendung von Transistoren und Dioden und dergleichen aufgebaut sind.

Die wirklich altmodische Art des Verriegelns mit Relais und älter als moderne Elektronik wurde als "Seal-in-Schaltung" bezeichnet. sieh dir das an. Sie können die gleichen Prinzipien mit Transistoren verwenden. Dies hat jedoch nur sehr geringe Vorteile, da Sie häufig Standard-Logikgatter-Latch-Chips in Logikfamilien erhalten können, die mit höheren Spannungen arbeiten, die bereits in Ihrem System verfügbar sind.