www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Differenzverstärker LM358


Autor: Michi Hanser (rovbau)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich habe schon viel über den LM358 gelesen, und doch funktioniert meine 
schaltung nicht richtig. mein ziel ist: die Eingangspannung ab >5volt zu 
verstärken.
Problem:
1. Kann der Op in DIESER Schaltung nicht mehr auf GND ziehen, warum?
2. Beginnt der Spannungsanstieg am Ausgang bereits bei 2-3Volt, statt 
wie angenommen bei >5volt

Wo ist der Denkfehler?

Autor: Gast (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
mmh, so recht erschließt sich mir der Sinn dieser Schaltung nicht. Du 
Willst

a) eine Spannung zwischen 5 und 7 V ist auf 0 bezogen vertärken?
b) Amplitudenabhängig ab 5V verstärken?

nen Differenzverstärker habe ich anders kennengelernt.

Autor: Ich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
1. Dazu muß der OPV mit +/- Betriebsspannung zu GND betrieben werden

2. R1 sollte gleich R3 sein, nach R3 einen Widerstand der gleich R2 ist 
gegen Masse. Wenn die Eingangsspannung < 5 Volt ist, kommt am Ausgang 
eine negative Spannung raus, das ist zu beachten für die nachfolgende 
Schaltung.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Eins ist klar: an der Masse liegts nicht!!!
Tätäää, tätäää ;-)


> Kann der Op in DIESER Schaltung nicht mehr auf GND ziehen, warum?
Welche Versorgungsspannung(en) hast du?

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es sei
U1 = 5V...7V und U2 = 5V, R1 = 3k, R2 = 8k

dann ist: Ua = (1+R2/R1) * (U1-U2) + U2
Es muss also bei den Angaben im Bild die Ausgangsspannung zwischen 5V 
und 12,33V sein, wenn U2 zwischen 5V und 7V liegt.

Ich nehme mal an, dass die Versorgung des OPA mindestens bei 15V liegt, 
der negative Anschluss auf GND liegt und sich alle Spannungen auf GND 
beziehen.

@Lothar Miller
Richtig, die Masse an sich ist perfekt :-)

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Autor: Ich (Gast) schrieb:

>1. Dazu muß der OPV mit +/- Betriebsspannung zu GND betrieben werden
Nein - muss sicher nicht! Könnte aber.

>2. R1 sollte gleich R3 sein, nach R3 einen Widerstand der gleich R2 ist
>gegen Masse.
Die Freiheit nehm' ich mir - R1 kann, muss aber nicht gleich R3 sein. 
Für R3 würde ich hier sogar NULL Ohm nehmen und wenn ich perfekt sein 
will, dann 8k||3k, also rund 2k2. Für R1 und R2 gibt's viele andere 
Kombinationen, die das selbe bewirken, aber sooo schlecht war die Wahl 
hier auch wieder nicht.

>Wenn die Eingangsspannung < 5 Volt ist, kommt am Ausgang
>eine negative Spannung raus, das ist zu beachten für die nachfolgende
>Schaltung.
Da hast du recht. Aber die Bedingungen lauteten: 5-7V. Das ist nicht 
kleiner 5V!

Autor: Ich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ HildeK (Gast)

">1. Dazu muß der OPV mit +/- Betriebsspannung zu GND betrieben werden
Nein - muss sicher nicht! Könnte aber."

Das lasse ich bei Komparatorbetrieb gelten, aber nicht bei Verwendung 
als Verstärker.


">2. R1 sollte gleich R3 sein, nach R3 einen Widerstand der gleich R2 
ist
>gegen Masse.
Die Freiheit nehm' ich mir - R1 kann, muss aber nicht gleich R3 sein.
Für R3 würde ich hier sogar NULL Ohm nehmen und wenn ich perfekt sein
will, dann 8k||3k, also rund 2k2. Für R1 und R2 gibt's viele andere
Kombinationen, die das selbe bewirken, aber sooo schlecht war die Wahl
hier auch wieder nicht."

Wenn es genau werden soll ist Gleichheit schon besser.


">Wenn die Eingangsspannung < 5 Volt ist, kommt am Ausgang
>eine negative Spannung raus, das ist zu beachten für die nachfolgende
>Schaltung.
Da hast du recht. Aber die Bedingungen lauteten: 5-7V. Das ist nicht
kleiner 5V!"

Kannst Du es ausschließen? Liegen Die 5-7 Volt immer an oder kommen sie 
aus einem Gerät was separat angeschalten wird.

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Das lasse ich bei Komparatorbetrieb gelten, aber nicht bei Verwendung
>als Verstärker.

Öhm, warum bei KOmperatorbetrieb aber nicht bei Verstärkerbetrieb???

>Kannst Du es ausschließen? Liegen Die 5-7 Volt immer an oder kommen sie
>aus einem Gerät was separat angeschalten wird.

Angaben des TE, man sollte da nicht mehr reininterpretieren. Vielleicht 
will der TE ja auch bei Spannungen kleiner fünf Volt am Ausgang GND oder 
ähnliches haben, dann wäre +- Betriebsspannung auch kontraproduktiv

Autor: Exe (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi Ich
HildeK hat Recht mit der Wahl von R3 wenngleich das auch nur marginale 
Bedeutung aufweist und nur dem Symmetrieverhalten des 
Differenzverstärkers im 358 dient was Gleichtaktunterdrückung, Rauschen 
und Offset anbetrifft. Auch die Übertragungsformel ist korrekt.
Es stimmt allerdings auch dass eine Funktion der Schaltung bei Ue 
kleiner +5V nicht möglich ist was aber offensichtlich auch nicht 
gefordert wurde.
Auch Wechselspannungen können übertragen werden soweit deren Mittelwert 
grösser +5V ist und und die Maxima/Minima den Op nicht in die
Positiv/Null-Begrenzung treiben. Dazu müsste Ubatt bekannt sein.
Sowas zwischen 5.1V und 7.8V.
So richtig klar wurde mir aber der Sinn der Schaltung auch nicht ausser 
dass eben ein Eingangssignal ohne split-load-Versorgung verarbeitet 
werden soll das um (5+xx) Volt pendelt.

Autor: michi hanser (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen besten dank für die hilfe
Also: OP wird mit nur plus 15volt betrieben.
ziel: Ab einer spannung grösser 5volt soll der ausgang von Null(gnd) bis 
zum maximum des Op ansteigen. (op kann bis Gnd runterziehen, 
normalerweise!) Verstärkung einstellbar über das Widerstands 
verhältniss.
Hoffe das hilft. Die schaltung ist für ein Akkulader mit uP und DeltaV 
abschaltung für NiCd.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> op kann bis Gnd runterziehen, normalerweise!
Ja, ohne Last.
In deiner Schaltung ist für Output=0V
der Ausgangsstrom = 5V / 3k+8k Ohm = 450uA
Aus dem Diagramm Output Characteristics Current Sinking im Datenblatt
kann ich für 450uA Laststrom eine Ausgangsspannung von 0,6V ablesen.

Ergo: du wirst mit dieser Last am Ausgang niemals auf 0V kommen.

Autor: Ich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Michael (Gast)

Lothar Miller (lkmiller) zeigt hier den Grund warum ich bei 
Verstärkerbetrieb eine +/- Versorgungsspannung machen würde.
Es ist ungünstig sich mit den Eingangsspannungen in der Nähe der 
Betriebsspannungsgrenzen zu bewegen.

Bei Komparatorbetrieb gibt es nur Low und High am Ausgang, wo die 
Restspannung in den seltensten Fällen stören dürfte.

Zum Zweiten: Man sollte versuchen alle Eventualitäten zu 
berücksichtigen.

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Ich(Gast)
>Wenn es genau werden soll ist Gleichheit schon besser.
Könntest du das begründen?
Wie ich schon schrieb:
"Für R3 würde ich  ....  wenn ich perfekt sein
will, dann 8k||3k, also rund 2k2 [nehmen]."
Das wäre zur Strom-Offset-Kompensation der richtige Wert und nicht 
R1=R3.

>Das lasse ich bei Komparatorbetrieb gelten, aber nicht bei Verwendung
>als Verstärker.
Der LM358 funktioniert prächtig als Verstärker (wie jeder OPA) auch bei 
einseitiger Versorgung. Man muss lediglich die Abstände zu den Rails am 
Eingang und Ausgang berücksichtigen. Speziell LM358 / LM324 können bis 
an ihre untere Grenze angesteuert werden und auch nahe Null am Ausgang 
abgeben.
Wenn tatsächlich eine negative Versorgung verwendet wird, dann gibt es 
auch Ausgangsspannungen unterhalb von 0V. War das gewünscht?
Aber der TO hat seine Angaben modifiziert, bzw. ich hatte ihn 
ursprünglich missverstanden:

>ziel: Ab einer spannung grösser 5volt soll der ausgang von Null(gnd) bis
>zum maximum des Op ansteigen. (op kann bis Gnd runterziehen,
>normalerweise!) Verstärkung einstellbar über das Widerstands
>verhältniss.

Siehe Operationsverstärker-Grundschaltungen - Subtrahierer.

@Lothar Miller
>> op kann bis Gnd runterziehen, normalerweise!
>Ja, ohne Last.
Ist natürlich richtig. Aber:
- mit negativer Versorgung geht der Ausgang auch unter Null
- eine Last nach Masse reduziert das Problem (etwas)
- muss er exakt Null haben?

Autor: Ich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  HildeK (Gast)

Der Fragesteller möchte einen Differenzverstärker.
Also Eingangsspannung minus 5 Volt, wobei am Ausgang eine von 0 Volt 
beginnende Ausgangsspannung sein soll.

Deshalb mein oberer Hinweis mit dem Widerstand nach R3 gegen GND. Damit 
wird es zum Differenzverstärker. Da der Eingangsstrom des OPV 
temperaturabhängig ist, empfehle ich daher für eine geringe Offsetdrift 
R1=R3 und R2=R(neu).

Mit Deinen 2,2 kOhm für R3 (und ohne R(neu)) hast Du einen normalen 
nichtinvertierenden Verstärker mit + 5V Ref. als künstlichen 
Bezugspunkt, aber keinen Differenzverstärker.

Das der (und jeder andere) OPV auch mit einfacher Betriebsspannung als 
Verstärker funktioniert ist klar. Aber mit Last am Ausgang geht dieser 
eben nicht bis Masse, d.h. die Ausgangspannung entspricht eben nicht der 
anliegenden Differenzspannung * Verstärkung.

Damit das ganze funktioniert sollte eben mit einer +/- Betriebsspannung 
gearbeitet werden. Diese muß nicht betragsgleich sein. -1,5 bis - 2 Volt 
sind völlig ausreichend.
(Bei höheren zu verarbeitenden Frequenzen muß sie natürlich gleich sein, 
weil die Aussteuerbarkeit niedriger wird.)

Man könnte nun den OPV austricksen, indem man 1 bis 2 Dioden mit Anode 
zum OPV-Ausgang einschleift, hätte dann aber im "Fehlerfall" eine 
Spannung von (5 Volt/(R1+R2+Rlast)) * Rlast bei Out.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.