Operationsverstärkerschaltung und Eingangsimpedanz

Ich versuche, diese Operationsverstärkerschaltung zu verstehen, die von einem unserer Lieferanten stammt. Der Eingang am Stecker X9 ist ein Geschwindigkeitssensor (magnetischer Pickup-Sensor). Seine Spannungsamplitude ist proportional zu einer Motorgeschwindigkeit (bis zu 7500 Hz).

Soweit ich weiß, spielt der Operationsverstärker IC11 die Rolle einer Differenzverstärkerschaltung. Bei den Spannungsteilern aus R282, R306, R283 und R305 gibt es an beiden Eingängen einen Offset von 3V (wahrscheinlich weil es sich um einen einzeln versorgten Operationsverstärker handelt), sodass das von X9 kommende Signal nach oben verschoben wird. Ich habe drei Fragen:

  • Wie hoch wäre die Eingangsimpedanz dieser Schaltung (vom Sensor aus gesehen?)
  • Welche Rolle spielen D515 und R281 + R318 + R308? Ich nehme an, dass D515 hier ist, um die 5-V-Versorgung nicht zu stören, aber warum gibt es Widerstände?)
  • Wirkt Z1 als Spannungsbegrenzer? Wenn ja, reichen D516 und D517 nicht aus?

Schaltkreis

Danke!

Warum nicht versuchen, es zu simulieren?
Der LM2903 ist ein Komparator . Sie sollten auch beachten, dass das Feedback positiv ist .
Seine Spannungsamplitude ist proportional zu einer Motordrehzahl (bis zu 7500 Hz) . Angesichts der Schaltung (und insbesondere des Netznamens am Ausgangsknoten) würde ich erwarten, dass die Eingangssignalfrequenz proportional zur Motordrehzahl ist.
Ich kann es heute nicht simulieren, aber ich werde es sicher morgen tun. Ich wusste nicht, dass es ein Komparator und ein Schmitt-Trigger war. Was wäre der Schwellenwert? Ich bin mir nicht sicher. Warum ist die Ausgabe schlecht? @ user287001
Hier ist ein Online-Rechner, um das herauszufinden: sim.okawa-denshi.jp/en/compkeisan.htm . Warum der Ausgang "schlecht" ist, ist es vielleicht nicht gegeben, dass Sie dachten, es sei ein Spannungsausgang im Vergleich zu einem Impulsausgang?

Antworten (1)

Es ist eine Schmitt-Trigger-Schaltung. All das Geschwätz am Frontend dient dazu, den Eingang zu schützen und die Eingänge des Operationsverstärkers (eigentlich ein Komparator) auf einen Arbeitsmittelpunkt vorzuspannen.

Das Sensorsignal wird über C786 mit dem (-)-Eingang wechselstromgekoppelt. Es ist bei 3/5 VCC von R305/306 auf eine Nettoimpedanz von 120 K vorgespannt. R307 wirkt wie ein Spannungsteiler mit R305/306 und reduziert die Verstärkung etwas und wirkt als Hochpass-RC-Filter mit C786. Die tatsächliche Eingangsimpedanz ist frequenzabhängig und beträgt etwa 195K auf der rechten Seite von C786.

Weiter oben am Eingang bilden R281/R318 und D515 ein Vorspannungsnetzwerk. D515 ist Verpolungs- / Auslaufschutz. Die Gesamtimpedanz ist etwas geringer als der Teiler, den Sie im Downstream-Material hinzufügen: etwa 1K, abhängig von der Frequenz.

R308 und Z1 sind Eingangsschutz. Z1 begrenzt den Spannungshub auf +5,1 / -0,6V. R308 begrenzt den Strom auf Z1, damit er nicht die volle Wucht einer ESD-Spitze aufnimmt.

D516/D517 begrenzen den Eingang weiter auf VCC +0,3 V und -0,3 V. Als Schottky-Typen haben sie eine schnellere Reaktion als der Zener Z1. Eine Art Gürtel-und-Hosenträger meiner Meinung nach.

Auf der Seite des Komparators (+) befindet sich das Vorspannungsnetzwerk R282/283. Es stellt nicht nur den 3/5-VCC-Arbeitspunkt ein, sondern arbeitet mit R309 zusammen, um die Hysterese-Schnappaktion (Schmitt-Triggerung) zu bewirken, um das Signal zu quadrieren.

Das alles gesagt, wenn der Designer sich solche Sorgen um Transienten gemacht hat, hat er sich nicht um den Masseeingang gekümmert. Das ist eine große Schwachstelle. Ich würde einen Gleichtaktfilter zwischen X1 und den restlichen Signalen hinzufügen.

Vielen Dank für Ihre vollständige Antwort. Ich habe einige Kommentare: - Bilden R305 und R306 nicht eine Vorspannung bei 3/5 von VCC? 2/3 wären mit 100k und 200k Widerständen. -Wie finden Sie die Eingangsimpedanz von 325 kOhm und 2,5 kOhm? -Wie würden Sie diesen Gleichtaktfilter entwerfen?
Ich habe meine Berechnungen aktualisiert. Das Gleichtaktfilter würde einen Typ für einen Differenzeingang verwenden; Die Sensorleitungen würden dadurch führen. Ich würde den Eingang weiter durch AC-Kopplung sowohl auf der 'GND'- als auch auf der Signalseite isolieren.
Eine Sache noch. Wenn dies für einen Reluktor zur Erfassung der Position ist (wie ein Kurbelwinkelsensor), ist die Polarität von Bedeutung, da das Signal nicht symmetrisch ist.
Die Anwendung ist ein Drehzahlsensor für einen Motor. Der Sensor ist magnetoresistiv und die Ausgangsspannung ist proportional zur Drehzahl. Ich lese alles, versuche zu verstehen. Gibt es nicht einen Fehler mit den Werten R318 und R281, die ausgetauscht werden sollten?
Ok, der MR-Sensor gibt also Impulse aus und benötigt zum Betrieb eine DC-Vorspannung. Es wird auf 1,7 V vorgespannt. (2/5 * 4,3 V). Vielleicht nicht genug? Überprüfen Sie die Sensorspezifikation. Wenn Sie die Vorspannungswiderstände vertauscht haben, wäre sie auf 2,6 V vorgespannt und hätte eine etwas größere Schwingung.
Okay, ich wusste nicht, dass der Sensor vorgespannt sein muss. Ich verstehe jetzt. Danke!
Was in Ihrem Q fehlt, ist das Sensordatenblatt selbst. Dann wüssten wir Dinge wie seinen Nennwiderstand und wie viel Schwung er als Reaktion auf den Magneten macht. Diese Schwingung muss groß genug sein, um die Schmitt-Trigger-Hysterese zu überwinden, sonst funktioniert es nicht. Das heißt, selbst wenn der Sensor so eingerichtet wäre, dass er eine Winkelausgabe erzeugt (möglich mit der richtigen Sensor- und Magnetanordnung), macht die von Ihnen gezeigte Schaltung nur eine Rechteckwellen-Tachoausgabe. Es macht kein DC.
Ich stimme zu, dass es sich um wichtige Informationen handelt, aber ich habe derzeit keinen Zugriff auf das Datenblatt. Ich melde mich wieder, wenn ich das Datenblatt habe. Im Moment habe ich die Schaltung gut verstanden und danke Ihnen dafür.
Operationsverstärkerschaltung und Eingangsimpedanz
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