Negatieve hulpspanning

Op 4 december 2020 10:12:28 schreef RAAF12:
Ja dat kan, [...]

Als het tenminste een PWM signaal was. Dit is een lineaire voeding. Als er geen gelijkspanning op de uitgang can U2 staat is er wat mis. Er zou in deze voeding géén PWM signaal moeten zijn!

Ben nog maar recent bezig met elektronica, maar ik begrijp dan niet hoe de spanning geregeld wordt . Q4 moet toch een wisselende aan/uit spanning op zijn basis krijgen.(wisselende gelijkspanning? is dit aan een vaste frequentie?)

Nee hoor. Daar komt gewoon de spanning die nodig is om de juiste uitgangsspanning te maken. Alleen als er iets verandert (als je een andere spanning instelt, of als de belasting verandert, of de temperatuur of de netspanning verloopt, etc.), zul je hier een verandering zien om dat op te vangen en, ondanks alle verstoringen, voortdurend de juiste (=gevraagde) waarde op de uitgang te behouden.

Denk aan hoe je zelf de kraan opendraait voor een bepaalde waterstroom. Dat doe je ook niet door continu heel snel vol open en vol dicht te draaien. Je kiest de juiste stand van de kraan, controleert de waterstraal, en alleen als er iets moet veranderen draai je verder open of juist dicht.

Voor de volledigheid: er ZIJN wel voedingen die continu snel staan te schakelen, maar deze doet dat niet.

Aan de collector van Q4 staat toch ongeveer 32V , wanneer spanning op de basis dan gaat dit in het circuit dit is natuurlijk te veel.
In de veronderstelling dat de P1 ingesteld staat op 5V dan wordt U2 toch gestuurd om de spanning af de basis te halen Q4 spert, hoe kan er een evenwicht komen (in de veronderstelling dat de stroomafname constant blijft) als Q4 niet voortdurend schakelt.
Ik bekijk het even vanuit mijn logica maar zal wel iets over het hoofd zien veronderstel ik.

Ik denk dat je het slachtoffer bent van de gebruikelijke manier van uitleggen. Meestal gaat die ongeveer zo:

"Stel dat de uitgangsspanning te laag is, dan wordt pen 2 van U2 lager dan pen 3, dus pen 6 gaat omhoog, Q2 en dus Q4 krijgen meer sturing en de uitgangsspanning stijgt.
En stel dat de uitgangsspanning te hoog is, dan wordt pen 2 van U2 hoger dan pen 3; pen 6 zakt, Q2 en Q4 krijgen minder sturing en de uitgang zakt weer."

Het is een standaard verhaal, en op zich niet echt fout. Maar dat wil NIET zeggen dat de spanning continu op en neer gaat! Want waarom zou de spanning 'door moeten schieten'? Als de spanning aan het stijgen is omdat hij te laag was, dan wordt het spanningsverschil tussen pen 2 en 3 van U2 geleidelijk minder, en wordt het stijgen op tijd afgeremd.
De enige beweging in de uitgangsspanning die er overblijft, komt door ruis in de schakeling of andere verstoringen - of doordat je aan de spanningsregelknop draait.

--
Nog een gek voorbeeld over die uitleg. Stel, je neemt een 9V-batterij, een weerstand van 60 ohm en een lampje van 6 V 50 mA, en sluit alles in serie aan:

 +-----R-------+
 |             |
+              |
9 V            L
-              |
 |             |
 +-------------+

De Wet van Ohm vertelt je nu dat het lampje 6 V krijgt, en alles is in orde. Maar je zou het ook zo kunnen uitleggen:
"Stel dat de spanning over het lampje te hoog is (dus hoger dan 6 V). Dan neemt de spanning over de weerstand af, de stroom erdoor zakt dus, en die door het lampje daardoor ook. Daardoor neemt de spanning over het lampje weer af.
En stel dat de lampspanning te laag zou zijn, dan neemt de spanning over de weerstand weer toe, de stroom erdoor dus ook, dus die door het lampje ook, waardoor de spanning weer stijgt."

Dat is precies zo'n soort uitleg als bij de voeding. Het is op zich niet slecht uitgelegd, maar het is NIET zo dat de spanning over het lampje steeds op en neer gaat!

Het is op zich niet slecht uitgelegd, maar het is NIET zo dat de spanning over het lampje steeds op en neer gaat!

Ik heb het zelf nooit als een aan uit signaal gezien maar wel altijd gedacht dat de spanning op de uitgang wel iets schommelt en zo continu iets bijstuurt in zeg bv de 0,1mV schaal. IK heb dan ook nooit begrepen wanneer nu een opamp oscilleert of gewoon normaal regelt zonder te oscilleren.

Als die oscilleert is er echt wat aan de hand. Ik heb zoiets in de een na laatste (2016?) CO voeding gehad. Dit regelde voor geen meter. Scope erop gezet en jawel oscilleren. Even iets aangepast R en/of C (weet ik niet meer) en toen deed ie braaf zijn ding. Het compensatienetwerk is wel cruciaal voor een opamp.
Maar dat geldt ook voor een audio versterker met tegenkoppeling. De heren Bode en Nyquist houd je niet voor het lapje.

Op 4 december 2020 19:19:05 schreef benleentje:
[...]Ik heb het zelf nooit als een aan uit signaal gezien maar wel altijd gedacht dat de spanning op de uitgang wel iets schommelt en zo continu iets bijstuurt in zeg bv de 0,1mV schaal. IK heb dan ook nooit begrepen wanneer nu een opamp oscilleert of gewoon normaal regelt zonder te oscilleren.

Theoretisch gebeurt dat niet, maar op de uitgang zit altijd wat ruis.
Bekijk je de uitgang van de opamp met een spectrumanalyser en je ziet dat één frequentie (en eventueel harmonischen van die frequentie) uitsteekt boven het 'ruismaaiveld' dan oscilleert die versterker.

Oké ik denk dat ik het heb begrepen, zeker als er geen afname is in het circuit of als deze constant blijft dan geen oscillatie.
C7 dient om ? (afvlakken bij verhoogde stroomafname of verhoging setpunt U2)
Voor alle duidelijkheid, eigenlijk domme vraag, maar transmitter Q4 heeft maar 2 standen geleiden of sperren?

C7 dient om snelle stroomwisselingen door wisselende belasting op te vangen.
Daarvoor is alle electronica van de voeding niet snel genoeg voor.
Transistor Q4 kan volledig geleiden, volledig sperren en ook in alle mogelijke tussentoestanden verkeren. Vraagt de belasting 5V, 1A dan wordt Q4 precies zo aangestuurd dat er 1A loopt bij een uitgangsspanning van 5V.
Vraagt de belasting 10V, 0,5A, dan wordt Q4 precies zo aangestuurd dat er 0,5A loopt bij een uitgangsspanning van 10V.
Je kan het vergelijken met een waterkraan. Wil je veel stromend water, dan draai je de kraan open. Wil je geen stromend water, dan draai je de kraan dicht. Wil je langzaam stromend water dan draai je de kraan gedeeltelijk open.

Op 4 december 2020 20:26:33 schreef ohm pi:
[...] maar op de uitgang zit altijd wat ruis.

Natuurlijk zit er altijd wat 'beweging' op de uitgangsspanning, maar dat is voor het 'regelen' (bedoeld wordt: constant houden) niet nodig. Zonder die ruis zou het alleen maar mooier werken.

Bekijk het zo: het verschil tussen de ingestelde waarde en de werkelijke spanning is de fout. Die fout wordt teruggekoppeld en flink versterkt, om daarmee de doorlaattransistor te sturen.
Er moet sturing zijn, dus, ondanks de versterking, blijft er wel een heel kleine fout over. Namelijk de benodigde sturing, gedeeld door de lusversterking.
De versterking van het foutsignaal is de P-term, van Proportioneel. Je zou zeggen: hoe meer P, hoe kleiner de regelfout; maar daar is een praktische grens aan, omdat anders de regeling instabiel wordt.

--
Off topic:
Regellussen komen op allerlei plaatsen voor. Denk aan een automatische piloot die een schip of vliegtuig op koers houdt, of tegenwoordig je auto keurig op afstand langs de witte streep aan de wegrand laat rijden. Een schip stuurt niet continu heen-weer-heen-weer, maar beweegt het roer, indien nodig, rustig een stukje.
Om de restfout nóg kleiner te maken, kun je het foutsignaal nog integreren. Een heel kleine fout wordt door de integrator dan na enige tijd toch een redelijke regelspanning, zodat de fout heel klein (theoretisch nul) blijft. Het 'aandeel' geïntegreerd foutsignaal is de I-term.
In voedingen wordt echter niet vaak geïntegreerd.

Nog een truc is juist differentiëren van het foutsignaal, zodat snelle veranderingen sterker worden verwerkt dan langzame of constant blijvende. De lusversterking is dus bij hogere frequenties meer. Mits met beleid toegepast, krijg je zo een nog beter ruisgedrag, en ook kan de hele lus meer versterken zonder instabiel te worden. Maar met een te grote 'D-term' máák je de lus juist instabiel.

Het inregelen van een complete P-I-D-regellus was vroeger weleens 'fingerspitzengefühl', maar dat hoort natuurlijk eigenlijk niet. Er waren heus wel strikte procedures voor ook, maar niet iedereen kende die, en soms kon een bepaalde procedure gewoon niet gedaan worden. Je kunt bijvoorbeeld niet zomaar de temperatuur in een hoogoven gaan laten oscilleren, gewoon om even de tijdconstante van de I-tak te bepalen. Of leukweg kijken hoe ver het roer van een tanker kan uitslaan bij volle vaart.

De laatste tientallen jaren kunnen PID-regelaars ook weleens zelf leren. Thermostaten van verwarmingsinstallaties, zoals je eigen CV, kunnen dat vaak. Zien ze een keer de temperatuur te ver oplopen, dan regelen ze de volgende keer de brander eerder terug: de D-term wordt vergroot, zodat er eerder, c.q. meer op de verandering wordt gereageerd.
Automatische piloten zijn vaak ook zelflerend, en doen dat dan continu, maar héél behoedzaam.

Er moet sturing zijn, dus, ondanks de versterking, blijft er wel een heel kleine fout over.

Ok dat wist ik niet. Kijk zo leer ik weer wat.

Op 4 december 2020 23:09:13 schreef Lualaba:
Oké ik denk dat ik het heb begrepen, zeker als er geen afname is in het circuit of als deze constant blijft dan geen oscillatie.
C7 dient om ? (afvlakken bij verhoogde stroomafname of verhoging setpunt U2)
Voor alle duidelijkheid, eigenlijk domme vraag, maar transmitter Q4 heeft maar 2 standen geleiden of sperren?

Nee dat is niet juist de transistor is een versterker element. Als ik een transistor heb met een versterking van 200x en ik stuur 1nA (0,001µA) dan komt daar ook ca 200nA uit. Stuur ik 0,1mA in dan komt er 20mA uit. IN de praktijk gebeurt dan niet helemaal zo omdat een transistor temperatuur- en spanning afhankelijk is.
Een transistor kent dus alles van geheel dicht tot geheel open. En volgt gewoon exact de stroom door de basis

In theorie is in een voeding helemaal geen opamp nodig en een potmeter of zenerdiode en 1 transistor werkt ook.
Hier word met zenerdiode D1 direct een spanning op de transitor gezet. De spanning op de belasting is D1 - 0,7V (diode overgang). In plaats van D1 kan daar ook een simpele potmeter.

Echter werkt deze schakeling alleen met een constante niet veranderende belasting stroom

In jouw voeding is de opamp U2 feitelijk ook gewoon een soort potmeter die de transistor met een precisie spanning aanstuurt.

Maar omdat een transistor van nature erg instabiel is, bovenstaande schakeling niet om kan gaan met stroom veranderingen en elke transistor ook met hetzelfde type nr een iets andere versterkingsfactor heeft word er een opamp gebruikt.

Er waren al leuke schakelingen in den beginne. Deze van Sjobbema van Philips met germanium transistors. En een trafo met sec. 12.6V. Toevallig is dat 2x6.3V wikkelingen in serie, een gloeitrafo..
Philips door die jaren heen in het transistortijdperk, Eindhoven had het niet makkelijk.

edit:

https://pure.tue.nl/ws/portalfiles/portal/50785600/307320.pdf
En dit, de doorgewinterde techneut wist dit:

quote

Een tijd lang heeft men gedacht, dat transistors het eeuwige leven hadden, maar dit is volmaakt onjuist gebleken. Invloeden vanuit de omgeving,
zoals dampsporen en de temperatuur veranderen de eigenschappen irreversibel. Germanium-transistors zijn onbruikbaar bij temperaturen boven de

/quote
enz. enz.

Op 4 december 2020 23:14:39 schreef ohm pi:

Transistor Q4 kan volledig geleiden, volledig sperren en ook in alle mogelijke tussentoestanden verkeren. Vraagt de belasting 5V, 1A dan wordt Q4 precies zo aangestuurd dat er 1A loopt bij een uitgangsspanning van 5V.
Vraagt de belasting 10V, 0,5A, dan wordt Q4 precies zo aangestuurd dat er 0,5A loopt bij een uitgangsspanning van 10V.
Je kan het vergelijken met een waterkraan. Wil je veel stromend water, dan draai je de kraan open. Wil je geen stromend water, dan draai je de kraan dicht. Wil je langzaam stromend water dan draai je de kraan gedeeltelijk open.

Daar ligt mijn denkfout en is te zien dat ik een beginner ben, ik ben altijd in de overtuiging geweest dat een transistor(en geen transmitter) maar twee toestanden kende geleiden of sperren dit verklaard veel zal de leerstof transistors nog eens doornemen.

Er zijn ook zat boeken te koop in het tweedehands winkelcircuit, of op tweedehands.be, marktplaats ect. Het hangt een beetje van de basiskennis af wat geschikt is. Als je wilt weten hoe een transistor natuurkundig werkt en wat er onder de b,c en e aansluitingen verborgen zit kan ik je deze twee aanraden. Vaak hebben bibliotheken ook het een en ander aan leesvoer staan.
Ook worden boeken vaak gescant en kan je de pdf versie op het scherm lezen. Wat u wilt, er is een weg!

Daar lag je denkfout.
Een transistor kan inderdaad "hard" aangestuurd worden, de transistor werkt dan als een schakelaar: spanning aan of uit.
Dat noemen we digitale technieken waar alleen het onderscheid wordt gemaakt tussen enen en nullen.

In de lineaire techniek worden alle spanningen gebruikt tussen maximale spanning en nul Volt spanning of stroom.
De transistor staat nu ingesteld in het lineaire bereik, en dat is ook het geval in jouw voeding want die is ook ingesteld op het lineaire bereik.

Lineaire versterkers zijn ook opamps, de audio techniek is ook meestal een lineaire techniek.
Meer hierover kun je leren door een boek te lezen over simpele transistor versterkers voor audio toepassingen.
Een audio versterker lijkt een beetje op een lineaire voeding.

Dju toch hoe kon ik zo dom zijn.Een van de belangrijkste eigenschappen is het gebruik als switch maar er is zo veel meer ontdek ik nu.
Iedereen bedankt voor de antwoorden.
Bert