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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Op-Ampschaltung mit single supply - DC-Einstellung


Autor: ChristophK (Gast)
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Ich habe eine Opamp-Schaltung aufgebaut und habe Probleme mit der 
DC-Einstellung. Irgendwie ist alles verschoben und nicht symmetrisch um 
die +15V Linie.

Hat jemand eine Idee, was ich falsch machen könnte?

Die Spannungen sind: Virtuelle Erde: +15V, Vcc=30.4 V.

Könnten die 0.4V schon das Problem sein, daß die verstärkt werden?

Es kommen 2 LM358 zum Einsatz.

Autor: :-) :-) :-) :-) (Gast)
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Ja, die Beisden linken OpAmps sind DC maessig nicht bestimmt. Mach einen 
Widerstand ueber den Eingangskondensator.

Autor: Tom (Gast)
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> Ja, die Beisden linken OpAmps sind [...]
Nuhr.

Eingangselkos so wie im Schaltplan verpolt?

Da die virtuelle Masse ("positive Vorspannung" dinde ich hier passender) 
hier gar nicht belastet wird, regelt der 7815 evtl. nicht richtig, hier 
reicht ein Spannungsteiler aus 30V mit parallelem Filterelko gegen 
Masse, alternativ den 7815 mit seinem Mindeststrom belasten.

Wenn das nicht das Problem war, bitte DC-Spannungen an allen Pins von 
IC1 messen und posten.


Grüße.

Autor: ChristophK (Gast)
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Widerstand parallel über Elko? Habe ich noch nie gesehen.

Dann kann ich den Elko ja gleich weglassen.

Was soll die Bemerkung "Nuhr"? Ist das irgendeine Abkürzung?

An dem 7815 hängt allerdings noch was anderes dran, aber in der Tat, den 
könnte ich mir sparen und einen Spannungsteiler verwenden.

--
Christoph

Autor: Jens G. (jensig)
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Auf alle Fälle sind die Elkos nach den Poties verpolt - dadurch werden 
die leitend, und bewirken einen Gleichstrom in den Summationspunkt der 
nachfolgenden OPV's, was dessen Arbeitspunkt (am Ausgang) nach oben 
richtung +30V drückt.

Autor: .... (Gast)
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Ich hab noch nie einen Elko an einem OpAmp Eingang gesehen, deren 
Leckstrom waere mir viel zu gross. Ich haette dort strikte nur 
Keramische oder Folien. Ein Kondensator am Eingang bedeutet einen 
Hochpass. die Verstaerkung geht gegen Null fuer die Frequenz Null. Falls 
man nun einen Widerstand parallel zum Kondensator hat, so bleibt, die 
Verstaerkung endlich, dh erreicht Null nicht. Die Frequenz, bei der 
dieser Knick ist, ist dann omega=1/RC, mit einem hinreichend grossen R 
wird diese Frequenz hinreichend klein.

Autor: Jens G. (jensig)
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Elkos kannste schon nehmen, wenn die restliche Beschaltung der daran 
hängenden OPV's nicht zu hochohmig und hochverstärkend wird. Bei IC1a 
hätte ich bezüglich Verstärkung (100) aber evtl. auch schon Bedenken 
(1µA Reststrom wären schon 0,47V Offset an dessen Ausgang, was aber 
vielleicht noch tolerable ist, je nach Anwendungsfall))
Egal - die Elkos nach den Potis sind falsch herum - da ist der 
"Reststrom nicht nur bei 1µA, sondern weit höher)

Autor: ChristophK (Gast)
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Ja, waren die verpolten Elkos. Danke f.d. Hinweis.

Jetzt habe ich noch einen anderen unschönen Effekt. Am Ausgang des 2:1 
verstärkenden Opamps sieht ein Sinus, der am Eingang einwandfrei ist, 
etwa so aus, wie im Bild (ich meine die kleinen Ecken, die 
Übernahmeverzerrungen ähnlich sind).

Nehme ich statt des LM358 einen MC1458, so ist der Sinus einwandfrei.
(Frequenz des Sinus, z.B. 200Hz)

Autor: Jens G. (jensig)
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jo - sind Übernahmeverzerrungen, weil der LM358 oder 324 keinen 
Ruhestrom in der Endstufe ziehen (reiner B-Betrieb). Sieht man auch an 
dessen Innenschaltung, die im Datenblatt drin ist. Ist also nicht so 
richtig gut geeignet for sowas.
Siehe Beitrag "LM324 Rechteckgenerator Auffälligkeit" - ist lustig zu 
lesen ;-)

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Was du machen kannst ist einen Widerstand vom OP Ausgang nach GND zu 
legen. Damit erzeugst du quasi einen Ruhestrom. Groessenordnung einige 
KOhm.

Gruss Helmi

Autor: ChristophK (Gast)
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Danke allen, Helmut und Jens.

Den besagten Thread habe mir mal angesehen. In der Tat sehr lustig und 
lehrreich. Sowohl in technischer wie sozialer Hinsicht :-)

Ich überlege mir jetzt, ob ich doch den 1458 einsetze oder einen 
Lastwiderstand noch zusätzlich ins Layout/Schaltung einbaue.

Ich hatte halt vom letzten Projekt, wo ich einen Komparator mit single 
Supply, der an die Rails geht, brauchte, noch einige LM358 rumliegen. 
Wußte, als ich ihn eindesignte, nicht, daß man auf sowas achten muß 
(Ruhestrom).

Wäre das bei einer Pspice-Simulation der Schaltung aufgefallen?

Da mein NF-Verstärker, um den es hier geht, sowohl einen höher 
verstärkenden Kanal haben soll und einen weniger verstärkenden, wolle 
ich etwas Rauschärmeres einsetzen.

Vielleicht werde ich doch einen Elektrometer-Eingang benutzen und kann 
dann auf die Eingangs-Elkos verzichten und das ganze hochohmiger 
anlegen.

--
Christoph

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Wäre das bei einer Pspice-Simulation der Schaltung aufgefallen?

Das haengt vom verwendeten Modell des OPs ab.

Autor: Jens G. (jensig)
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Also für NF-Anwendungen würde ich die Sache nicht zu hochohmig auslegen, 
weil sowas dann ganz gerne Brumm aus der Luft einfängt, wenn schlecht 
geschirmt, oder zu wenig Masse. Zumal hochohmige Beschaltung generell 
auch das Rauschen erhöht.
Wenn's um LowNoise/LowDistortion gehen soll, dann vielleicht sowas wie 
den guten alten NE5532 bis NE5524 bzw. die entsprechenden SA-Typen oder 
artverwandte? Eigentlich schon uralt, aber ich denke, immer noch ganz 
gute Werte, und auch noch erhältlich bei Reichelt o.ä.

Autor: ChristophK (Gast)
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Danke f.d. Tip.
Habe übrigens vorhin nochmal mit einem Lastwiderstand (3K3 gegen Masse) 
versucht. Die Übernahmeverzerrung ist weg. Aber die Hose rutscht 
sozusagen von der Taille runter auf die Fußgelenke. (Siehe Bild)  Eine 
Skizze wäre fast besser als das Photo.

Will sagen, die Übernahmeverzerrungen sind treten jetzt auf, wenn das 
Signal etwa in den Bereich unter +4V eintaucht. Ich habe zwar damit 
einen Bereich von etwas Vpp=22V bei 30V Versorgungsspannung, aber schön 
ist das eigentlich nicht. Lieber ich habe ein klares Clipping als so 
eine Phase mit Übernahmeverzerrungen und dann erst Clipping.

Wie kriegt man denn die Übernahmeverzerrungen ganz weg oder anders 
gefragt, wo und wie kann man den LM358 überhaupt sinnvoll einsetzen, 
wenn es solche Übernahmeverzerrungen gibt?

--
Christoph

Autor: ChristophK (Gast)
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>NF-Anwendungen nicht zu hochohmig.

Nun, Röhrenverstärker scheren sich nicht darum, die sind von Hause aus 
hochohmig und wenns Kabel richtig geschirmt ist und keine Brummschleifen 
da sind, kommt man eigentlich gut damit klar. Meine Anwendung liegt im 
Bereich der Musikverstärkertechnik für Bühnenanwendung.

--
Christoph

Autor: yalu (Gast)
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>> Wäre das bei einer Pspice-Simulation der Schaltung aufgefallen?
>
> Das haengt vom verwendeten Modell des OPs ab.

In den Modellen von TI und National ist dieser Effekt jedenfalls nicht
modelliert.

> Habe übrigens vorhin nochmal mit einem Lastwiderstand (3K3 gegen
> Masse) versucht. Die Übernahmeverzerrung ist weg.

Sicher?

> Aber die Hose rutscht sozusagen von der Taille runter auf die
> Fußgelenke.

Eben :)

> Wie kriegt man denn die Übernahmeverzerrungen ganz weg oder anders
> gefragt, wo und wie kann man den LM358 überhaupt sinnvoll einsetzen,
> wenn es solche Übernahmeverzerrungen gibt?

Der LM358 wird als Single-Supply-OPV verkauft. Setzt man ihn als solchen
ein, belastet den Ausgang nur ohmsch und schaltet die Last gegen GND
(also die negative Versorgungsspannung), dann ist der Spuk vorbei. Zu
beachten: Zur Last zählt auch das Gegenkopplungsnetzwerk.

Es sollte nach Möglichkeit immer ein Strom aus dem Ausgang des OPV
herausfließen und niemals hinein. Der Wechsel der Stromrichtung ist es,
was das Bauteil nicht gut kann.

Ebenfalls einsetzbar ist der OPV bei geringer Anstiegsgeschwindigkeit
des Ausgangssignals. Dann sind die Verzerrungen zwar theoretisch immer
noch da, machen sich aber kaum noch bemerkbar.

Mit dem Pulldown-Widerstand kann man, wie du auch in deiner Messung
festgestellt hast, die Verzerrung in Richtung der negativen Versorgungs-
spannung "ziehen". Wird nicht der komplette Aussteuerbereich genutzt,
kann man dadurch erreichen, dass sie unterhalb des Signals liegt, wo sie
ohne Wirkung ist. Umgekehrt kann man die Verzerrung mit einem Pullup-
Widerstand auch über das Signal ziehen. Es ist aber zu beachten, dass
der maximale Ausgangsstrom des LM358 als Quelle deutlich höher als als
Senke ist und bei der Dimensionierung des Pullup/-down-Widerstands
berücksichtigt werden muss.

Für NF- und andere Anwendungen mit AC-Kopplung und/oder zentral
liegendem Bezugspotential ist der LM358 keine sehr gute Wahl.

Autor: ChristophK (Gast)
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yalu:
> Der LM358 wird als Single-Supply-OPV verkauft. Setzt man ihn als solchen
> ein, belastet den Ausgang nur ohmsch und schaltet die Last gegen GND
> (also die negative Versorgungsspannung), dann ist der Spuk vorbei. Zu
> beachten: Zur Last zählt auch das Gegenkopplungsnetzwerk.

In meinem Falle wurde er ja mit single Supply betrieben, der Spuk ist 
aber nicht vorbei, sondern nur verschoben.

Na ja, ich werde ihn für diese Anwendung nicht mehr einsetzen (obwohl er 
im Mikrocontroller.net OPV-Tutorial empfohlen wird.)

--
Christoph

Autor: yalu (Gast)
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> In meinem Falle wurde er ja mit single Supply betrieben, der Spuk ist
> aber nicht vorbei, sondern nur verschoben.

Single Supply ist deine Schaltung schon, aber die anderen Bedingungen,
die ich geschrieben habe, sind nicht erfüllt: Die Last der einzelnen
OPVs ist kapazitiv und/oder nicht gegen GND geschaltet. Das bedingt,
dass die Stromrichtung am am Ausgang ständig wechselt, wobei jeder
Stromrichtungswechsel diese kleine Delle im Ausgangssignal bewirkt.

> Na ja, ich werde ihn für diese Anwendung nicht mehr einsetzen (obwohl
> er im Mikrocontroller.net OPV-Tutorial empfohlen wird.)

Der LM358 (2fach) und der LM324 (4fach) sind eben die billigsten
OPV-ICs, die es gibt, deswegen versucht man erst einmal, damit
auszukommen. Zum Üben der Grundschaltungen aus dem Tutorial sind sie
schon ok.

Autor: ChristophK (Gast)
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> > In meinem Falle wurde er ja mit single Supply betrieben, der Spuk ist
> > aber nicht vorbei, sondern nur verschoben.

> Single Supply ist deine Schaltung schon, aber die anderen Bedingungen,
> die ich geschrieben habe, sind nicht erfüllt: Die Last der einzelnen
> OPVs ist kapazitiv und/oder nicht gegen GND geschaltet. Das bedingt,
> dass die Stromrichtung am am Ausgang ständig wechselt, wobei jeder
> Stromrichtungswechsel diese kleine Delle im Ausgangssignal bewirkt.

Ich schrieb ja, daß ich jetzt den Ausgang des 2 OPV v.l. (also dort, wo 
in meiner Ursprungsskizee die Blase mit der Oszillogramm-Skizze 
hinzeigte,) eine 3.3 KOhm Last angeschlossen habe. Auf die Gefahr eines 
Mißverständnisses: Eine Kapazitive Last habe ich doch gar nicht.

Was genau sind die Bedingungen, daß ich den LM358 ohne diese 
Übernahmeverzerrungen betreiben kann? Sind die vom Hersteller 
dokumentiert?

So, wie ich ihn jetzt betreibe, mit Ohmscher Last gegen GND, habe ich 
doch gar keinen Stromrichtungswechsel.

--
Grüße

Christoph

Autor: Jens G. (jensig)
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Doch - hast Du noch, denn dort, wo die Blase hinzeigt, hast Du auch noch 
den 27 und 10k dran, die mit ihrer jeweils anderen Seite auf den 
virtuellen +15V liegen - kompensieren also die Wirkung deines R's gegen 
Masse. Kannst ja mal den durch diese Widerstände gebildete Spannung an 
ihrem Knotenpunkt ausrechnen, die da ohne Anbindung an den OPV -Ausgang 
zu messen wäre - das wäre dann ungefähr der "Stromwechsel-Pegel", wo der 
Sprung wieder auftritt. Das dürfte eben so Pi mal Daumen um die 4V 
liegen.

Wie yalu schon sagte:

>beachten: Zur Last zählt auch das Gegenkopplungsnetzwerk.

!!!!

Autor: ChristophK (Gast)
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>Wie yalu schon sagte:

> >beachten: Zur Last zählt auch das Gegenkopplungsnetzwerk.

> !!!!

Ups. Ja, stimmt, hatte ich übersehen. Danke.

--
Christoph

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