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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik invertierender Verstärker mit faktor <-1


Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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moin, für eine schaltung muss ich eine spannung sowohl invertieren, wie 
auch um faktor 50 teilen, derzeitige planungen sehen einen ne5532 vor, 
der eingangswiderstand (an e-) ist derzeit 100k, der mitkoppelnde 
widerstand (zwischen ausgang und e-) ist 2k. nun hab ich gehört, dass 
verstärkungen von <1 für probleme sorgen können. ist da was dran und was 
muss ich konkret beachten?

Autor: starwatcher (Gast)
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Hallo,
meines Wissens gibt es da keine Probleme mit Verstärkungfaktoren < 0. 
Wir haben diese Schaltung eigendlich immer angewendet, wenn man 
Verstärkungen < 0 benötigt.

Autor: Fritz (Gast)
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Ja da ist was drann, der NE5532 ist nur bei Verstärkungen größer gleich 
1 stabil (nennt man auch unity gain stability). Sollte die Verstärkung 
geringer sein wird die Schaltung mit hoher Warscheinlihckeit wild vor 
sich hin schwingen.

Am einfachsten entgehst du dem, wenn du die Dämpfung passiv per 
Spannungsteiler machst. Ob vor, oder nach dem OpAmp ist prinzipiell 
egal, das kommt darauf an, was für deine Anwednug besser ist.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Fritz wrote:
> Ja da ist was drann, der NE5532 ist nur bei Verstärkungen größer gleich
> 1 stabil (nennt man auch unity gain stability). Sollte die Verstärkung
> geringer sein wird die Schaltung mit hoher Warscheinlihckeit wild vor
> sich hin schwingen.

Jetzt mal ganz dumm gefragt:
Wie merkt der OP denn, ob die Verstärkung <1 ist ? Am Eingangspin 
bekommt der OP doch (nahezu kein) Signal. Vom Signal her dürfte es egal 
sein, ob man der Widerstand vor dem Pin größer macht, oder ob man einen 
Spannungsteiler davor setzt, denn strenggenommen ist das ja ein 
Strom->Spannungswandler.

PS: unity gain stability bedeutet was anderes: Dies heißt, dass der OP 
bei Verstärkung 1 stabil ist. Wenn er nicht unity gain stabile ist, dann 
muss die Verstärkung höher sein.

Autor: Uwe Nagel (ulegan)
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Sollte keine Probleme geben. Der 5532 ist unity gain stable, im 
Gegensatz zum NE5534, der erst ab einer Verstärkung von 3 stabil ist.
Und was macht der invertierende Verstärker mit Signalen am 
nichtinvertierenden Eingang? Er verstärkt sie um den Faktor 1+2k/100k 
und das ist immer größer 1, also gut.
Im Zweifelsfall ist das aber auch schnell ausprobiert...

Uwe

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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uwe, meinst du mit der formel nicht eher den nichtinvertierenden 
verstärker?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ja, meint er. Aber schau dir mal die Schaltung des invertierenden 
Verstärkers an. Abgesehen davon, dass das Signal an einen Widerstand und 
nicht an den nichtinvertierenden Eingang gelegt wird, ist die Schaltung 
aber identisch. Nur Masse und Eingang sind eben getauscht. Von daher ist 
die Verstärkung des nichtinvertierenden Teils >=1.

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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ich muss, wie oben beschrieben, jedoch auch noch invertieren.

http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Inverting_Amplifier.svg
wenn ich das bild anschaue, sowie die zugehörige formel, müssen sich 
doch verstärkungen von (theoretisch) 0..unendlich realisieren lassen, 
alleine das verhältniss R2/R1 bestimmt die verstärkung ich habe, wie 
gesagt, das vrhältniss 2k/100k vorgesehen

Autor: Fritz (Gast)
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>Jetzt mal ganz dumm gefragt:
>Wie merkt der OP denn, ob die Verstärkung <1 ist ? Am Eingangspin
>bekommt der OP doch (nahezu kein) Signal. Vom Signal her dürfte es egal
>sein, ob man der Widerstand vor dem Pin größer macht, oder ob man einen
>Spannungsteiler davor setzt, denn strenggenommen ist das ja ein
>Strom->Spannungswandler.

Da hab ich natürlich Quatsch von mir gegeben, die Verstärkung, die der 
OpAmp sieht ist natürlich auch in dem Fall größer 1. Probleme gäbe es, 
wenn in der Rückkopplung noch verstärkende Elemente vorhanden wären, da 
hab ich einfach was verwechselt.

Autor: yalu (Gast)
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Die Verstärkung der invertierenden OPV-Schaltung ist betragsmäßig

  Ai = Ad / As - 1

die der nichtinvertierenden

  An = Ad / As

wobei Ad die Differentverstärkung des OPV und As die
Schleifenverstärkung der Schaltung ist. Damit ist bei gleicher
Schleifenverstärkung

  Ai = An - 1

"Unitiy gain stable" bedeutet, das die nichtinvertierende
Verstärkerschaltung bis herab zu An=1 (d.h. As=Ad) stabil ist. Damit
sind mit der nichtinvertierenden Schaltung Verstärkungen von 0 bis
Ad-1 möglich. Ist die kleinstmögliche Verstärkung der
nichtinvertierenden Schaltung bei einem teilkompensierten OPV hingegen
3, muss die Verstärkung der invertierenden Schaltung mindestens 2
sein.

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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achja, eine nachfrage hätte ich noch, wenn ein opamp unity gain 
stability kann, bedeutet dies, dass verstärkungen von etwas unter 1 
möglich sind 8also z.b. bis 0,5facher eingangsspannung), oder ist eine 
verstärkung bis fast auf 0 runter möglich? wie oben erwähnt, ich möchte 
das signal um faktor 50 abschwächen

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Wie bereits gesagt: Man kann die Verstärkung des OPs nicht <1 
einstellen. Am Ende kommt dann zwar vielleicht weniger raus, aber die 
Abschwächung geschieht dann bereits vor dem OP.
Kurz zusammengefasst: Unity Gain ist (bei ohmsche Lasten) immer stabil.

Autor: Dieter Stotz (bulova)
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Hallo,

yalu wrote:
> Verstärkerschaltung bis herab zu An=1 (d.h. As=Ad) stabil ist. Damit
> sind mit der nichtinvertierenden Schaltung Verstärkungen von 0 bis
> Ad-1 möglich. Ist die kleinstmögliche Verstärkung der


Verschreiber? Sollte doch heißen "sind in der invertierenden 
Schaltung..."

Oder?


Dieter

Autor: yalu (Gast)
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Dieter Stotz schrieb:
> Verschreiber? Sollte doch heißen "sind in der invertierenden
> Schaltung..."

Ja, sollte es. Vielen Dank!

Immer diese doppelten Verneinungen :-/ Kann man eigentlich auch
"vertierend" als Gegenteil von "invertierend" schreiben?

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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so, jungs (und mädels), leider konnte ich mich die letzten tage nicht 
weiter mit dem problem beschäftigen, daher erst jetzt dieser post. ich 
habe jetzt einmal im anhang den schaltplan so skizziert, wie ich es 
plane. die spannung links soll auf 1/50tel geteilt werden und invertiert 
werden. hier habe ich nun teils gelesen, dass invertierende 
operationsverstärker keine verstärkung kleiner 1 erzielen können. jedoch 
finde ich dazu quasi keine hinweise im internet und in büchern, daher 
habe ich das ganze mal in spice simuliert mit einem LT1001 (ich werde 
den ne5532 nehmen) und das ergebnis der simulation istgenau das, was ich 
mir vorstelle. nun frage ich mich: ist das modell im simulator nicht 
ausreichend, oder funktioniert diese schaltung tatsächlich, wie gedacht?

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>funktioniert diese schaltung tatsächlich, wie gedacht?

Funktioniert, sofern Du einen gewöhnlichen OP nimmst, also 
spannungsrückgekoppelt und stabil für Verstärkung +1.

Siehe dazu auch

Beitrag "Re: Stabilität OPV Schaltung"

Autor: HildeK (Gast)
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Wie yalu oben schon gezeigt hat (mit den Korrekturen darunter) ist ein 
invertierender Verstärker ab v=0 stabil. Dein Wunsch mit |v|=0.02 ist 
damit möglich, weil 0.02 > 0 ist.
Voraussetzung ist, dass der OPA "Unitiy gain stable" ist.

Schließt man in deinem Bild an den +Eingang die Quelle an und den R1 auf 
Masse (=Quelle mit 0V), hätte man einen nichtinvertierenden Verstärker 
mit v' = 1+v - ohne eine Impedanz zu ändern. Dessen Stabilität wird aber 
in der Form nie angezweifelt.

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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okay, dann bin ich beruhigt. da sich oben ein kleiner fehler 
eingeschlichen hatte, war ich doch etwas verunsichert, aber es scheint 
ja zu klappen. der ne5532 ist laut fairchild "internally compensated", 
wie ich es verstanden habe, der hinweis, dass es klappt. vielen dank 
euch allen.

Autor: klodeckel (ts) (Gast)
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guude,

was spricht gegen einen Spannungsteiler (v < 1), und Spannungsfolger 
danach?
guude

ts

Autor: yalu (Gast)
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Dass die Schaltung das Signal invertieren soll.

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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der platz auf der platine ist leider sehr beschränkt, sodass der 
spannungsfolger nicht mehr draufpassen würde. ein weiteren opamp (nein, 
der ne532 ist zwar nen dualopamp, der andere ist aber schon belegt) wär 
leider notwendig.

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