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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Operationsverstärker


Autor: Paul W. (Gast)
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Hallo,
Ich habe ein kleines Problem, bei dem ich nicht mehr weiter weiß.
Ich will ein PWM-Signal glätten und anschließend auf maximal 10V 
bringen, also 0-5V (PWM, 1kHz) auf 0-10V.

Ich hatte mir das wie folgt gedacht (am Ausgang sollte eine möglichst 
glatte Spannung vorhanden sein, daher drei RC-Glieder. Damit wird ein 
Frequenzumrichter angesteuert, der dann abhängig von den 0-10V den Motor 
mit einer bestimmten Frequenz ansteuert):
http://a.imagehost.org/view/0298/Schaltung

Das Gerät links ist ein Funktionengenerator und gibt mir nur das 
PWM-Signal zum testen aus. Die Simulation funktioniert einwandfrei, aber 
die Realität sieht anders aus:

Völlig unabhängig vom +Eingang des Op-Amps liegt am Ausgang immer ~4V 
an, woher kommen die? Ich habe die Schaltung soweit reduziert, bis ich 
den Täter gefunden habe: Schon alleine wenn ich den Operationsverstärker 
ohne die drei RC-Glieder anschließe, erhalte ich am Ausgang diese ~4V. 
Woher kommen die? Ich finde im Datenblatt nichts, was mir weiterhelfen 
könnte. Wenn ich den Eingang auf Masse ziehe, ändert das nichts.
Ist der Operationsverstärker defekt?

Danke für eure Hilfe :-)

Paul

Autor: hro (Gast)
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Vermutlich hast Du einen Fehler in der Verdrahtung oder der OV ist 
wirklich defekt.
Vertraegt der OV die 24V? (ich habe nicht im Datenblatt nachgeschaut)
Kann der OV den Ausgang bis zur negativen Versorgungsspannung 
aussteuern? (Rail-to-Rail)
Kann der OV Eingangsspannungen bis zur negativen Versorgungsspannung 
verarbeiten?

Gruss hro

Autor: HildeK (Gast)
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>Ist der Operationsverstärker defekt?

Ja.
Oder du hast irgendwo im Aufbau eine nicht vorhanden oder zuviel 
vorhandene Verbindung.

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo,
ist der LM1458 für Single-Spannungen gedacht? Noch eins. Die 
Steuerspannung muss immer über 0V bleiben. Der rest würde sonst 
abgeschnitten.
Wie ich gerade sehe, der LM1458 ist identisch mit eim LM741. Also ein OP 
der allerersten Stunde. In glaube bald, der ist genauso wie Cobol 
unstreblich. Für Deine Zwecke würde ich zumindest ein Rail2Rail - OP 
nehmen.
Gruss Klaus.

Autor: yalu (Gast)
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Ein LM358 sollte gut gehen. Der geht bis 0V herunter und ist trotzdem
billig und fast so alt wie der LM1458 ;-)

Für Eingangsspannungen ab etwa 2-3V sollte aber auch der LM1458 die
richtige Ausgangsspannung liefern, sonst ist tatsächlich noch ein
zweiter Fehler vorhanden.

Autor: HildeK (Gast)
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Ich hatte auf die Schnelle den LM1458 mit dem LM358 verwechselt.
Der 1458 kann in der Schaltung nicht sinnvoll arbeiten - er geht, je 
nach Last, nur runter bis 3-5V am Ausgang bezogen auf Pin 4. Das erklärt 
schon deine Messung.

Einfachste Lösung: ersetze ihn durch den pinkompatiblen LM358.

Klaus Ra. schrieb:
>ist der LM1458 für Single-Spannungen gedacht?
Das interessiert OPAs allgemein nicht - sie wissen es ja gar nicht! Die 
meisten kommen eben mit dem Ausgang nicht an die Rails, ebenso arbeiten 
sie am Eingang nicht in der Nähe der Rails - das ist hier wahrscheinlich 
das Problem.

Autor: HildeK (Gast)
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Noch eines:
Wenn dein Simulationsprogramm hier Ergebnisse von 0V ... 10V liefert, 
solltest du dir nach einem neuen umsehen - zumindest nach einem 
brauchbaren Modell für den 1458!

Autor: Paul W. (Gast)
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Hallo,
Danke für eure Antworten. Also kann ich davon ausgehen, dass der von mir 
gewählte Operationsverstärker für diese Anwendung nicht geeignet ist?
Ich hatte vergessen zu erwähnen, dass dies meine erste Schaltung mit 
einem Operationsverstärker ist. Wie immer informiere ich mich auf 
einigen Seiten über die Beschaltung eines Op-Amps und habe dann den hier 
verwendeten Op-Amp auch gleich benutzt (Link: 
Operationsverstärker-Grundschaltungen, Verstärkergrundschaltungen, 
b). Dann werde ich auf den Lm358 umsteigen, ist vermutlich die 
einfachste Lösung. (Ich war so 'schlau' und habe den LM1458 gewählt, 
obwohl bei der Kaufempfehlung klar steht: LM358 :( )
Ich danke für eure Antworten :-)!

Paul

Autor: yalu (Gast)
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> Wie immer informiere ich mich auf einigen Seiten über die Beschaltung
> eines Op-Amps und habe dann den hier verwendeten Op-Amp auch gleich
> benutzt (Link: Operationsverstärker-Grundschaltungen

In den Beispielen ist die Versorgungsspannung der OpAmps nicht einge-
zeichnet. Es wird stillschweigend davon ausgegangen, dass die negative
Versorgungsspannung ausreichend weit unterhalb von 0V liegt (in deinem
Fall müsste sie etwa -3V oder noch negativer sein, dann schafft auch der
LM1458 die 0V am Ein- und Ausgang). Nur dann funktionieren die Schaltun-
gen perfekt

Im Gegensatz dazu schafft der LM358 die 0V am Ein- und Ausgang auch ohne
negative Versorgungsspannung, weswegen er auch als Single-Supply-OpAmp
bezeichnet wird.

Autor: Paul W. (Gast)
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Hallo nochmal,
Eine Frage hätte ich doch noch. Ich weißt nicht so recht, worin sich die 
verschiedenen Kondensatortypen unterscheiden. Welchen Typ sollte man für 
so ein RC-Glied am besten nehmen? Folien-, Tantal-, Keramik-, 
Vielschicht-Kondensator?Oder sollte es eigentlich in diesem Fall egal 
sein?
Danke für die Hilfe?

Autor: hro (Gast)
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Darum wuerde ich mir erst viel spaeter einen Kopf machen.
Nimm, was die Kiste hergibt.

Gruss hro

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Paul,

>Ich weißt nicht so recht, worin sich die verschiedenen Kondensatortypen
>unterscheiden. Welchen Typ sollte man für so ein RC-Glied am besten
>nehmen? Folien-, Tantal-, Keramik-, Vielschicht-Kondensator?Oder sollte
>es eigentlich in diesem Fall egal sein?

Für die von dir gewählten 10n und 22n Kondensatoren sind die üblichen 
keramischen X7R Kondensatoren mit 50V Spannungsfestigkeit vollkommen 
ausreichend, da du ja nur an der DC-Information des PWM-Signals 
interessiert bist. Wie sehr die genaue Kapazität jetzt von der Frequenz, 
der angelegten DC-Spannung oder der Temperatur abhängt, ist hier eher 
zweitrangig.

Kai Klaas

Autor: HildeK (Gast)
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Nur mal generell noch ein paar Bemerkungen:
- wie kommst du auf die Werte des Filters? Die erscheinen mir fast 
'zufällig'
- da die einzelnen Stufen des Filters nicht entkoppelt sind, ist mit 
Rückwirkungen zu rechnen. Vor Allem an der Grenzfrequenz ergibt sich ein 
schlechterer Übergang.
- Wenn sowieso ein OPA vorhanden ist, warum beziehst du den nicht gleich 
ein und machst ein aktives Filter? Der Filterverlauf wäre steiler und 
damit der übrig bleibende Ripple deutlich kleiner. Gut, dritte Ordnung 
benötigt noch einen zweiten OPA, aber in DIL8 gibt es genügend Auswahl, 
die zwei OPAs enthalten; mehr als die fünf Rs und drei Cs sind auch 
nicht notwendig - also gleicher Aufwand (außer bei der Verdrahtung :-))! 
Bringt aber bei der PWM-Frequenz gut 25-30dB mehr Dämpfung.
Die Grenzfrequenz, die dein jetziges Filter abliefert, liegt bei 27Hz. 
Damit ergeben sich für aktive Schaltung keinerlei Probleme. Ein LM358 
würde genügen.

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