Unipolar beschalteter Rail-To-Rail OP mit negativen Eingangsspannungen?

[bumpl (Gast)]

Hi,

es gab ja schon einige Fragen zu Rail-To-Rail Verstärkern mit unipolarer 
Beschaltung, allerdings haben die mir hier alle nicht weitergeholfen.

Das Thema stellt schon die ganze Frage. Zum Verständnis noch Erklärungen 
(siehe Anhang):

V1 ist ein muskelbetriebener Generator, der mir bis zu 12V und bis zu 
5.5 Ampere liefert. Ich regle die Leistung, die der Generator abgibt 
durch eine PWM eines uCs (V2, hier nur so hoch eingestellt, dass er in 
der Simulation sicher voll durchschaltet), die einen MOSFET steuert. Da 
mein uC am Ausgang nur 3.3 Volt liefert, verstärke ich die Spannung mit 
einem hier nicht gezeigten OP auf maximale Versorgungsspannung. Dennoch 
ist es notwendig, dass die Gate-Source-Spannung am MOSFET mind. 4 Volt 
beträgt, also ist es (zumindest aus meiner Sicht) notwendig, dass das 
Source-Potential auf Ground liegt (Ground vom uC). Da ja aber Strom 
fließt, habe ich am Messwiderstand R1 auch einen Spannungsabfall, der im 
Verhältnis zur Erde (vom uC) negativ ist. Deswegen wird mit einem 
invertierden Verstärker die Spannung für den uC in den positiven Bereich 
gebracht

Zur Leistungsberechnung muss ich auch die Spannung messen. Daher der 
Spannungsteiler (R2-R3). Auch notwendig, um die maximale Spannung von 
12V auf für den OP verträgliche Spannung zu bringen. Da ich ja nicht 
genau weiß, wo sich das Null-Potential des uCs im Verhältnis zum 
Generator befindet, möchte ich die Spannung über R3 mit einem 
Differenzverstärker mit dem Faktor 1 verstärken (also quasi nur 
entkoppeln).

Ist es also (in Realität) möglich, negative Spannungen zu invertieren 
(oder eben die Differenzpannung zu verstärken), obwohl des OPs 
Versorgungsspannungen unipolar (0V-4,8V) sind?

Gruß,

bumpl

[Kai Klaas (Gast)]

Hallo Bumpl,

>Ist es also (in Realität) möglich, negative Spannungen zu invertieren
>(oder eben die Differenzpannung zu verstärken), obwohl des OPs
>Versorgungsspannungen unipolar (0V-4,8V) sind?

Solange die beiden Eingänge des OPamp im erlaubten Common Mode Input 
Voltage Range liegen, ja. Liegen sie allerdings außerhalb, kann es 
unangenehme Erscheinungen geben, wie Phase Reversal, Latch-up oder gar 
Zerstörung. Das hängt ganz vom jeweiligen OPamp ab. Vorbildlich in 
dieser Hinsicht ist beispielsweise der AD822.

Kai Klaas