Operationsverstärker an CMOS

J

Jan Beschorner

Guest
Hallo,

ich möchte meinen Temperatursensor an einen CMOS IC (evtl. 4001, bin mir
noch nicht sicher) koppeln.
Ab einer bestimmten, einstellbaren Temperatur soll am Eingang des IC logisch
0 anliegen, darunter logisch 1 .
Die LED soll den Schaltzustand anzeigen.

Dazu habe ich folgende Schaltung entworfen:
http://www-user.tu-chemnitz.de/~jabe/Downloads/Logik.pdf

Der Teil des Sensors funktioniert bereits ohne Probleme.
Könnte man dies so realisieren?

Den OPV und den Mosfet habe ich gewählt, da ich diese in meiner Kiste habe
und somit nichts neues kaufen muss.

Danke für Eure Hilfe.

MfG
Jan
--

Bei Kontakt per Mail einfach .invalid durch .de ersetzen
 
Jan Beschorner schrieb:

ich möchte meinen Temperatursensor an einen CMOS IC (evtl. 4001, bin mir
noch nicht sicher) koppeln.
Ab einer bestimmten, einstellbaren Temperatur soll am Eingang des IC logisch
0 anliegen, darunter logisch 1 .
Die LED soll den Schaltzustand anzeigen.

Dazu habe ich folgende Schaltung entworfen:
http://www-user.tu-chemnitz.de/~jabe/Downloads/Logik.pdf

Der Teil des Sensors funktioniert bereits ohne Probleme.
Könnte man dies so realisieren?
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Ja, könnte man - aber es wird nicht funktionieren, denn:

Den OPV und den Mosfet habe ich gewählt, da ich diese in meiner Kiste habe
und somit nichts neues kaufen muss.
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....der BF 245 ist kein MOSFET, sondern ein (selbstleitender) JFET.
Der würde hier immer leiten (und die Gate-Kanal-Diode würde den
OP auch ganz gut belasten...).

Warum nimmst Du nicht einen "stinknormalen" [tm] NPN-Transistor?
Vom OP-Ausgang zur Transistorbasis empfiehlt sich neben dem
üblichen Spannungsteiler dann noch eine Z-Diode in Reihe, da der
Ausgang des 741 nur bis auf ca. 2V herunter kommt.

Viel Erfolg,

--
Dipl.-Ing. Tilmann Reh
Autometer GmbH Siegen - Elektronik nach Maß.
http://www.autometer.de
 
...der BF 245 ist kein MOSFET, sondern ein (selbstleitender) JFET.
Der würde hier immer leiten (und die Gate-Kanal-Diode würde den
OP auch ganz gut belasten...).
Jetzt wo du das schreibst, fällt mir das auch auf :-(
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Warum nimmst Du nicht einen "stinknormalen" [tm] NPN-Transistor?
Vom OP-Ausgang zur Transistorbasis empfiehlt sich neben dem
üblichen Spannungsteiler dann noch eine Z-Diode in Reihe, da der
Ausgang des 741 nur bis auf ca. 2V herunter kommt.
Jetzt mit "normalem" Transistor...
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http://www-user.tu-chemnitz.de/~jabe/Downloads/Logikneu.pdf

So sollte es dann funktionieren hoffe ich.

MfG

Jan
 
Hallo Jan,
Dazu habe ich folgende Schaltung entworfen:
http://www-user.tu-chemnitz.de/~jabe/Downloads/Logik.pdf
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Je nach Anforderung an die Genauigkeit reicht sehr wahrscheinlich, wenn Du
mit dem NTC und Deinem Poti einen Spannungsteiler bildest, dessen Abgriff
dann an die Eingänge (CMOS lässt man ungern offen hängen) legen. Damit das
ganze dann im Schaltpunkt nicht herumfliegt kannst Du noch eine kleine
Hysterese einbauen, indem Du ein weiteres Gatter als Inverter
hinterherschaltest und dann mit einem hochohmigen Widerstand zurück auf den
Spannungsteiler führst. Dann hast Du noch zwei Gatter übrig, die parallel
geschalten lustig eine LED zum leuchten bringen.
Ergo: NTC, Poti, Widerstand, LED und 4001 in jeweils einfacher Ausführung.
Was willst Du mehr?

Martin
 
Jan Beschorner wrote:
ich möchte meinen Temperatursensor an einen CMOS IC (evtl. 4001, bin mir
noch nicht sicher) koppeln.
Ab einer bestimmten, einstellbaren Temperatur soll am Eingang des IC logisch
0 anliegen, darunter logisch 1 .
Die LED soll den Schaltzustand anzeigen.

Dazu habe ich folgende Schaltung entworfen:
http://www-user.tu-chemnitz.de/~jabe/Downloads/Logik.pdf

Den OPV und den Mosfet habe ich gewählt, da ich diese in meiner Kiste habe
und somit nichts neues kaufen muss.
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Hallo Jan,

Der Opamp kann die LED auch direkt treiben und der FET kann daher in der
Kiste bleiben und auf interessantere Aufgaben warten. Falls eine
Begrenzung auf 5 V am Ausgang notwendig ist so geht das auch mit einem
Spannungsteiler oder R+Zenerdiode. Falls eine Inversion notwendig ist
kann man dies auch durch Vertauschen der Brückenzweige erreichen. IIRC
sollte man das Gate des FET auch nicht unbedingt mit + 12 V ansteuern
weil dann ja dessen Diode leitet - oder irre ich mich in der Polarität?

Das Grafik im PDF könnte auch grösser sein und die ganze Seite
ausfüllen.

HTH


Bernd Mayer
--
MR. MCBRIDE: "Yes, Your Honor. ... I want to walk the Court through
enough of our complaint to help the Court understand that IBM clearly
did contribute a lot of the Unix-related information into Linux.
We just don't know what it is." http://lwn.net/Articles/62817/
 
Jan Beschorner wrote:
ich möchte meinen Temperatursensor an einen CMOS IC (evtl. 4001, bin mir
noch nicht sicher) koppeln.
Ab einer bestimmten, einstellbaren Temperatur soll am Eingang des IC logisch
0 anliegen, darunter logisch 1 .
Die LED soll den Schaltzustand anzeigen.

Dazu habe ich folgende Schaltung entworfen:
http://www-user.tu-chemnitz.de/~jabe/Downloads/Logik.pdf

Den OPV und den Mosfet habe ich gewählt, da ich diese in meiner Kiste habe
und somit nichts neues kaufen muss.
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Hallo Jan,

Der Opamp kann die LED auch direkt treiben und der FET kann daher in der
Kiste bleiben und auf interessantere Aufgaben warten. Falls eine
Begrenzung auf 5 V am Ausgang notwendig ist so geht das auch mit einem
Spannungsteiler oder R+Zenerdiode. Falls eine Inversion notwendig ist
kann man dies auch durch Vertauschen der Brückenzweige erreichen. IIRC
sollte man das Gate des FET auch nicht unbedingt mit + 12 V ansteuern
weil dann ja dessen Diode leitet - oder irre ich mich in der Polarität?

Die Grafik im PDF könnte auch grösser sein und die ganze Seite füllen.

HTH


Bernd Mayer
--
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Der Opamp kann die LED auch direkt treiben und der FET kann daher in der
Kiste bleiben und auf interessantere Aufgaben warten. Falls eine
Begrenzung auf 5 V am Ausgang notwendig ist so geht das auch mit einem
Spannungsteiler oder R+Zenerdiode. Falls eine Inversion notwendig ist
kann man dies auch durch Vertauschen der Brückenzweige erreichen. IIRC
sollte man das Gate des FET auch nicht unbedingt mit + 12 V ansteuern
weil dann ja dessen Diode leitet - oder irre ich mich in der Polarität?
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Ich brauche die Invertierung für die nachfolgende Logik. In meinem
Schaltplan ist diese noch nicht drin, nur das 1. NOR. Ich bin mir
diesbezüglich noch nicht so sicher, wie es weitergeht. Die LED ist auch
erforderlich, es soll der Zustand des Temp-Sensors angezeigt werden. Ich
werde wohl den FET durch eine NPN ersetzen. Wie in meinem anderen Posting
beschrieben.


Die Grafik im PDF könnte auch grösser sein und die ganze Seite füllen.
Danke für den Tip. Ich werde es versuchen, habe den passenen Schalter im
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Programm noch nicht gefunden.

MfG

Jan
 
Jan Beschorner wrote:
Der Opamp kann die LED auch direkt treiben und der FET kann daher in der
Kiste bleiben und auf interessantere Aufgaben warten. Falls eine
Begrenzung auf 5 V am Ausgang notwendig ist so geht das auch mit einem
Spannungsteiler oder R+Zenerdiode. Falls eine Inversion notwendig ist
kann man dies auch durch Vertauschen der Brückenzweige erreichen. IIRC
sollte man das Gate des FET auch nicht unbedingt mit + 12 V ansteuern
weil dann ja dessen Diode leitet - oder irre ich mich in der Polarität?

Ich brauche die Invertierung für die nachfolgende Logik. In meinem
Schaltplan ist diese noch nicht drin, nur das 1. NOR. Ich bin mir
diesbezüglich noch nicht so sicher, wie es weitergeht. Die LED ist auch
erforderlich, es soll der Zustand des Temp-Sensors angezeigt werden. Ich
werde wohl den FET durch eine NPN ersetzen. Wie in meinem anderen Posting
beschrieben.
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Hallo Jan,

der Opamp hat doch schon einen Ausgangstransistor und kann ausreichend
Strom für eine LED liefern - wozu also noch ein zusätzlicher Transistor?
Ein Vorwiderstand sollte doch reichen - oder?

CMOS funktioniert auch mit 12 V, dann kann man evtl. die Stromversorgung
vereinfachen.

HTH


Bernd Mayer

--
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enough of our complaint to help the Court understand that IBM clearly
did contribute a lot of the Unix-related information into Linux.
We just don't know what it is." http://lwn.net/Articles/62817/
 
Hallo Bernd,

ich will durch den Transistor eine Invertierung des Signals erreichen.
Ich könnte das ganze ja "umdrehen" und die +/- Eingänge des OPV vertauschen?
So hier: http://www-user.tu-chemnitz.de/~jabe/Downloads/Logikneu2.pdf ?
Die Z-Diode, um sicherzustellen, dass LOW richtig erkannt wird.

MfG

Jan

der Opamp hat doch schon einen Ausgangstransistor und kann ausreichend
Strom für eine LED liefern - wozu also noch ein zusätzlicher Transistor?
Ein Vorwiderstand sollte doch reichen - oder?

CMOS funktioniert auch mit 12 V, dann kann man evtl. die Stromversorgung
vereinfachen.
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Jan Beschorner schrieb:

Hallo Bernd,

ich will durch den Transistor eine Invertierung des Signals erreichen.
Ich könnte das ganze ja "umdrehen" und die +/- Eingänge des OPV vertauschen?
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LED gegen Masse statt +

- Udo
 
Jan Beschorner schrieb:

ich will durch den Transistor eine Invertierung des Signals erreichen.
Ich könnte das ganze ja "umdrehen" und die +/- Eingänge des OPV vertauschen?
So hier: http://www-user.tu-chemnitz.de/~jabe/Downloads/Logikneu2.pdf ?
Die Z-Diode, um sicherzustellen, dass LOW richtig erkannt wird.
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Das wiederum kann auch nicht gehen, denn so machst Du aus
der Mitkopplung (Hysterese) eine Gegenkopplung, der OP arbeitet
dann als Verstärker. Das ist nicht, was Du willst.

Das mit der Z-Diode wird so auch nicht gutgehen, bedenke die
verschiedenen Betriebsspannungen und denn bei Low-Signal quasi
offenen CMOS-Eingang.

Das ist auch durchaus ein Sinn für die Verwendung des Transistors,
egal ob die LED vom OP direkt getrieben wird oder nicht. Mit dem
Transistor entkoppelst Du das Signal zwischen den beiden
Betriebsspannungen, dann kann nichts passieren.

Ich schlage vor, Du verwendest "Logikneu", bevor Du mit einer
"einfacheren" Schaltung größere Probleme bekommst.

--
Dipl.-Ing. Tilmann Reh
Autometer GmbH Siegen - Elektronik nach Maß.
http://www.autometer.de
 
Alles klar, ich werd´s so mal testen.

MfG

Jan

Das wiederum kann auch nicht gehen, denn so machst Du aus
der Mitkopplung (Hysterese) eine Gegenkopplung, der OP arbeitet
dann als Verstärker. Das ist nicht, was Du willst.

Das mit der Z-Diode wird so auch nicht gutgehen, bedenke die
verschiedenen Betriebsspannungen und denn bei Low-Signal quasi
offenen CMOS-Eingang.

Das ist auch durchaus ein Sinn für die Verwendung des Transistors,
egal ob die LED vom OP direkt getrieben wird oder nicht. Mit dem
Transistor entkoppelst Du das Signal zwischen den beiden
Betriebsspannungen, dann kann nichts passieren.

Ich schlage vor, Du verwendest "Logikneu", bevor Du mit einer
"einfacheren" Schaltung größere Probleme bekommst.
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Jan Beschorner wrote:
ich will durch den Transistor eine Invertierung des Signals erreichen.
Ich könnte das ganze ja "umdrehen" und die +/- Eingänge des OPV vertauschen?
So hier: http://www-user.tu-chemnitz.de/~jabe/Downloads/Logikneu2.pdf ?
Die Z-Diode, um sicherzustellen, dass LOW richtig erkannt wird.
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Hallo Jan,

die Hysterese zur Mitkopplung sollte dann auch noch an den
nichtinvertierenden +Eingang angeeschlossen werden. Oder anders herum
ausgedrückt die Mitkopplung bleibt und nur die beiden Brückenzweige
werden vertauscht um das Signal des Opamp zu invertieren. Die LED kann
man dann ja passend an V+ oder Masse anschliessen. Die CMOS-logik kann
man auch mit 12 v betreiben, dann baraucht man keien Pegelanapssung und
die Stromversorgung wird einfacher. Man kann genausogut einen 5 V Opamp
(möglichst Rail to Rail) verwenden und die logik ebenfalls mit 5 V
betreiben. Je weniger Bauteile desto zuverlässiger werden Schaltungen
i.A. (dann ist die Ausfallwahrscheinlichkeit ja entsprechend geringer).
Stromverbrauch, Volumen, Gewicht, Lötzeit, Fehlersuche, Kosten usw.
sinken auch.

HTH


Bernd Mayer
--
MR. MCBRIDE: "Yes, Your Honor. ... I want to walk the Court through
enough of our complaint to help the Court understand that IBM clearly
did contribute a lot of the Unix-related information into Linux.
We just don't know what it is." http://lwn.net/Articles/62817/
 
Ich habs noch mal gezeichnet....
http://www-user.tu-chemnitz.de/~jabe/Downloads/Logikneu3.pdf
Ich hoffe so funktioniert es. Ich werde beide Varianten mal testen.

Mfg

Jan

--

Bei Kontakt per Mail einfach .invalid durch .de ersetzen
"Bernd Mayer" <beam.bam.boom@knuut.de> schrieb im Newsbeitrag
news:407C1A8A.EF42AD1D@knuut.de...
Jan Beschorner wrote:

ich will durch den Transistor eine Invertierung des Signals erreichen.
Ich könnte das ganze ja "umdrehen" und die +/- Eingänge des OPV
vertauschen?
So hier: http://www-user.tu-chemnitz.de/~jabe/Downloads/Logikneu2.pdf ?
Die Z-Diode, um sicherzustellen, dass LOW richtig erkannt wird.

Hallo Jan,

die Hysterese zur Mitkopplung sollte dann auch noch an den
nichtinvertierenden +Eingang angeeschlossen werden. Oder anders herum
ausgedrückt die Mitkopplung bleibt und nur die beiden Brückenzweige
werden vertauscht um das Signal des Opamp zu invertieren. Die LED kann
man dann ja passend an V+ oder Masse anschliessen. Die CMOS-logik kann
man auch mit 12 v betreiben, dann baraucht man keien Pegelanapssung und
die Stromversorgung wird einfacher. Man kann genausogut einen 5 V Opamp
(möglichst Rail to Rail) verwenden und die logik ebenfalls mit 5 V
betreiben. Je weniger Bauteile desto zuverlässiger werden Schaltungen
i.A. (dann ist die Ausfallwahrscheinlichkeit ja entsprechend geringer).
Stromverbrauch, Volumen, Gewicht, Lötzeit, Fehlersuche, Kosten usw.
sinken auch.

HTH


Bernd Mayer
--
MR. MCBRIDE: "Yes, Your Honor. ... I want to walk the Court through
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did contribute a lot of the Unix-related information into Linux.
We just don't know what it is." http://lwn.net/Articles/62817/
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Jan Beschorner schrieb:
Ich habs noch mal gezeichnet....
http://www-user.tu-chemnitz.de/~jabe/Downloads/Logikneu3.pdf
Ich hoffe so funktioniert es. Ich werde beide Varianten mal testen.
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Nee, so geht's schon gar nicht :-(.

Jetzt, wo der 40xx mit 12V versorgt wird, muß natürlich
auch dessen Eingang entweder 0 oder 12V bekommen.
Das schafft der 741 aber schon alleine nicht, und mit der Z-Diode
geht das nun ganz in die Hose (High-Pegel erreicht am 40er Eingang
gerade mal ca. 5V).

Natürlich kann man die Schaltung auf minimalen Bauteilverbrauch
etc. optimieren, aber angesichts Deiner Kenntnisse und der
vorhandenen Bauteile (die Du ja gerne verwenden möchtest)
halte ich den Ansatz mit dem Transistor nach wie vor für den
in diesem konkreten Fall besten. Das wird funktionieren, und
Du wirst mit dem Aufbau keine Probleme haben. Und Du verstehst,
wie und warum das funktioniert. Später kannst Du die Schaltung
ja nochmal optimieren :).

Viel Erfolg,

--
Dipl.-Ing. Tilmann Reh
Autometer GmbH Siegen - Elektronik nach Maß.
http://www.autometer.de
 
Alles Klar! ich werde die Schaltung mit dem Transistor verwenden.
Danke für deine Hilfe!


MfG

Jan

Nee, so geht's schon gar nicht :-(.

Jetzt, wo der 40xx mit 12V versorgt wird, muß natürlich
auch dessen Eingang entweder 0 oder 12V bekommen.
Das schafft der 741 aber schon alleine nicht, und mit der Z-Diode
geht das nun ganz in die Hose (High-Pegel erreicht am 40er Eingang
gerade mal ca. 5V).

Natürlich kann man die Schaltung auf minimalen Bauteilverbrauch
etc. optimieren, aber angesichts Deiner Kenntnisse und der
vorhandenen Bauteile (die Du ja gerne verwenden möchtest)
halte ich den Ansatz mit dem Transistor nach wie vor für den
in diesem konkreten Fall besten. Das wird funktionieren, und
Du wirst mit dem Aufbau keine Probleme haben. Und Du verstehst,
wie und warum das funktioniert. Später kannst Du die Schaltung
ja nochmal optimieren :).
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Tilmann Reh schrieb:

Jetzt, wo der 40xx mit 12V versorgt wird, muß natürlich
auch dessen Eingang entweder 0 oder 12V bekommen.
Das schafft der 741 aber schon alleine nicht, und mit der Z-Diode
geht das nun ganz in die Hose (High-Pegel erreicht am 40er Eingang
gerade mal ca. 5V).
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....natürlich genau andersrum (das kommt, wenn man zu schnell
antwortet :)):
Bei Low am OP-Ausgang liegen am 40xx-Eingang noch ca. 7V an.

Ändert aber nichts an meiner Empfehlung :).

--
Dipl.-Ing. Tilmann Reh
Autometer GmbH Siegen - Elektronik nach Maß.
http://www.autometer.de
 
Tilmann Reh wrote:
Jan Beschorner schrieb:
Ich habs noch mal gezeichnet....
http://www-user.tu-chemnitz.de/~jabe/Downloads/Logikneu3.pdf
Ich hoffe so funktioniert es. Ich werde beide Varianten mal testen.

Nee, so geht's schon gar nicht :-(.

Jetzt, wo der 40xx mit 12V versorgt wird, muß natürlich
auch dessen Eingang entweder 0 oder 12V bekommen.
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Hallo Tilmann,

so einfach nun auch wieder nicht :-( - siehe die genauen Werte für die
Schaltschwellen des 4001 CMOS im Datenblatt:

http://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC14001B-D.PDF

Als Opamp für single supply Versorgungsspannung kann man auch den LM358
verwenden um CMOS-Gatter direkt anzusteuern falls der Ausgangshub des
741 dafür nicht reichen sollte.
http://www.national.com/ds.cgi/LM/LM158.pdf

HTH


Bernd Mayer
--
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enough of our complaint to help the Court understand that IBM clearly
did contribute a lot of the Unix-related information into Linux.
We just don't know what it is." http://lwn.net/Articles/62817/
 
Bernd Mayer schrieb:

so einfach nun auch wieder nicht :-( - siehe die genauen Werte für die
Schaltschwellen des 4001 CMOS im Datenblatt:
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Ja, ich kenne die Schaltschwellen. Aber ein 4001 erkennt bei 7V
am Eingang und 12V Betriebsspannung bestimmt kein "low".
Außerdem wissen wir beide nicht, warum Jan die Logik mit 5V und
den Sensorteil mit 12V betreibt.

Unter den gegebenen Umständen und den vorgegebenen Bauteilen
halte ich den anderen Ansatz für sicherer, was die Erfolgsaussichten
von Jan angeht.

Du und ich würden da sicher einiges anders machen. Aber das
steht hier nicht zur Debatte.

--
Dipl.-Ing. Tilmann Reh
Autometer GmbH Siegen - Elektronik nach Maß.
http://www.autometer.de
 
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