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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LM324 ausgansspannung


Autor: Martin (Gast)
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Hallo Leute!

Ich habe ein sehr triviales Problem, welches Jemand, der mehr Erfahrung 
als ich hat, sicherlich mit Leichtigkeit lösen kann ;-)

Ich möchte ein relativ kleines Sensorsignal von einem Fototransistor 
verstärken und benutze dazu einen LM324 den ich mit +5V und Gnd 
versorge.

Als erstes habe ich die invertierende Grundschaltung mit R2=100k und 
R1=100R aufgebaut und konnte die Spannung so bis auf ein paar Millivolt 
"hochtreiben". Der Fototransistor liefert beim Schalten etwa 4,5Volt 
(hängt an +5V) bei einem Strom von etwa 1.4 mA. Allerdings ist das 
verstärkte Signal ebenfalls positiv was ja beim inv. Verst. irgendwie 
nicht hinhauen kann.

Das eigentliche Problem stellt aber die nichtinvertierende Schaltung 
dar.
Solbald ich die Versorgungsspannung anlege, so wie auf dem Bild zu sehen 
ist, komme ich am Ausgang auf etwa 4V.
Warum ist das so und wie kann ich das verhindern?

Vielen Dank schonmal im Voraus an alle, die mir weiterhelfen wollen.
Martin

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Warum ist das so und wie kann ich das verhindern?
Leider hast du zu den Widerstandswerten bei der nichtinv. Beschaltung 
kein Wort verloren...
Gehen wir aber einfach mal von der 1000-fachen Verstärkung (100k/100R) 
aus. Dann wird jede kleine Offest- und Fehlerspannung am Eingang des 
OpAmp auch um den Faktor 1000 verstärkt.

> so wie auf dem Bild zu sehen
Und wenn du an dem Eingang gar nichts angeschlossen hast, dann kann der 
OpAmp sowieso machen, was er will.

Autor: Michael Steinbauer (Firma: Steinbauer Electronics GmbH) (captain-stone)
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Hallo Martin,

> Solbald ich die Versorgungsspannung anlege, so wie auf dem Bild zu sehen
> ist, komme ich am Ausgang auf etwa 4V.

ja, der OP tut was er tun soll. Er vertärkt die Differenz zwischen dem + 
und dem - Eingang. Und da ist er ganz empfindlich. Er schmiert 
regelrecht in eine Richtung ab.

> Warum ist das so und wie kann ich das verhindern?

Wenn Du 0V am Ausgang möchtest, musst Du dafür sorgen, das am + und am - 
Eingang auch 0V Unterschied herrschen. Dein Eingang ist unbeschaltet, 
damit muss er einseitig voll auschlagen.

Michael

Autor: Martin (Gast)
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Klasse! Danke für den Tip! Es funktioniert!!!

Stimmt, der Verstärker schlägt deshalb immer gleich voll aus, da der 
Sensor ja ständig einen gewissen, wenn auch nur sehr kleinen, 
Dunkelstrom liefert, der dann gnadenlos verstärkt wird. Ich kann das 
jetzt mit einem Zusatzwiederstand ausgleichen, der diesen Dunkelstrom an 
dem OPV vorbeiführt.

Ich habe das ganze auch nochmal mit einem invertierenden Verstärker 
porbiert, also in dem Fall als Strom-Spannungs-Wandler, wie in der 
Zeichnung zu sehen ist. Jedoch wird das Signal nicht richtig verstärkt. 
Selbst wenn ich den Strom, der vom Fototransistor kommt, nochmal mit 
einem weiteren NPN-Transistor vorverstärke, kommt der OPV nicht über 
eine Ausgangsspannung von über 500mV hinaus, statt der berechneten 14 V, 
also dann 4V maximum.
Hat vielleicht noch jemand ne Idee, woran das liegen könnte?

Ach ja, mein Messgerät ist sehr bescheiden ums mal vorsichtig 
auszudrücken.
Weiß jemand, wie ich den Strom, der vom Sensor kommt (laut Datenblatt 
max. 1,4mA) messen könnte? Mit dem Messgerät kann ich zwar rein 
theoretisch auch Ströme im uA-Bereich messen aber es scheint in dem Fall 
nicht zu gehen. Ich nehme mal, dass das Messgerät selbst den Stromfluss 
zu sehr beeinflusst. Also ich werde das jetzt mal ausrechnen aber ich 
würde es schon gerne mal praktisch überprüfen.

Autor: Martin (Gast)
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überleg doch mal, wo der operationsverstärker mit einer 
versorgungsspannung von nur 5 Volt so 14 Volt herzaubern soll.

Autor: Martin (Gast)
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naja, du hast schon recht, aber das habe ich ja auch nicht geschrieben.
Ich erwähnte bereits, dass der berechnete Wert 14V wäre und der OP somit 
in die Sättigung gehen müsste, sodass die Ausgangsspannung etwas über 4 
Volt liegen sollte.

Das Problem ist eher, dass keine der Berechnung entsprechenden 
Verstärkung erfolgt. Kann das vielleicht daran liegen, dass der OP mit 
Vcc+ = +5V und Vcc+ = 0V (Gnd) DC betrieben wird?

Theoretisch müsste er ja auch das Vorzeichen der Eingangsspannung 
umdrehen, was er auch nicht macht. Ich glaube das geht gar nicht, da der 
OP kein negatives Bezugspotential zur Verfügung hat, oder?

Ich habe es jetzt mit einem nichtinv. Verst. hinbekommen aber das 
gefällt mir nicht besonders, da z.B. ich nicht weiß, wie ich den Offset 
wegbekommen soll.
Außerdem bin ich neugierig, warum das nicht mit dem inv. Verst. klappt 
;-)

Autor: Martin (Gast)
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Braucht der invertierenden Verstärker vielleicht eine symetrische 
Spannungsversorgung? Ich benutze Batterien und komme auf etwa 5V 
(vielleicht auch 9V).

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