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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Welcher OPV ist der richtige?


Autor: Arne Müller (mc-gyv3r)
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Hallo zusammen,

ich hoffe ihr könnt mir bei der Auswahl eines geeigneten 
Operationsverstärkers helfen.
Ich habe ein Signal von max +/- 1,2V und einer Frequenz von bis zu 5MHz.
Die Versorgungsspannung ist +/- 15V.
Der Operationsverstärker soll das Signal um den Faktor 10 Verstärken das 
ich dann eine Ausgangsspannung von max +/- 12V erreiche.
Dort will ich dann mit dem Oszilloskop messen.
Der Operationsverstärker sollte sehr genau sein.
Ich weiß leider nicht worauf ich dei der Wahl alles Achten muss.
Hohe Slew Rate? CMRR? Offset-Voltage?
Ich habe schonmal einen bei Texas Instrument gefunden. (OPA140)
Ist der eine gute Wahl?

MfG Domi

Autor: Johannes (Gast)
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>Ich habe ein Signal von max +/- 1,2V und einer Frequenz von bis zu 5MHz.
>Die Versorgungsspannung ist +/- 15V.
>Der Operationsverstärker soll das Signal um den Faktor 10 Verstärken

Der erste wichtige Parameter ist das Verstärkungs-Bandbreite-Produkt, in 
deinem Fall 5 MHz * 10 = 50 MHz.

> Ich habe schonmal einen bei Texas Instrument gefunden. (OPA140)
> Ist der eine gute Wahl?

Der hat nur 11 MHz Gain Bandwidth Product, das ist zu wenig.

> Der Operationsverstärker sollte sehr genau sein.

Wie genau bzw. welcher Parameter muss genau sein (Offset, Amplitude, 
...)

> Ich weiß leider nicht worauf ich dei der Wahl alles Achten muss.
> Hohe Slew Rate?

Die Slew-Rate muss größer als 2*Pi* 5 MHz * 12V, also ca. 380 V/us sein. 
Das ist schon ziemlich sportlich.

> CMRR? Offset-Voltage?

Kommt auf Deine Genauigkeits-Anforderungen und die Beschaltung an.

Autor: Antwort (Gast)
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- Leerlaufverstärkung (muss für dich wegen 10facher Verstärkung also 
mindestens 50MHz betragen)
- Rauschen (Bei 5MHz Bandbreite kommt da einiges zusammen).
- Slewrate (wenn er aber die nötige Bandbreite hat müsste er auch die 
nötige Slewrate mitbringen)
- Offset Voltage (je anchdem wie groß das niedrigste zu erkennende 
Signal sein darf)

Wichtig wäre vieleicht noch zu wissen wie hoch die Impdeanz deiner 
Signalquelle ist? Also wie stark man die wohl belasten kann. Damit man 
entscheiden kann ob Bipolar/MOSFET/JFET OP.

Autor: I. L. (Gast)
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Du musst nach der Leistungsbadbreite (Power-Bandwith) ausschau halten, 
bei dieser Frequenz hat der OPV noch volle Aussteuerbarkeit. Ab dieser 
Frequenz hört es dann auf und du bekommst Verzerrungen.

Diese Frequnez lässt sich auch als der Slew-Rate errechnen:

f = SR/(2*pi*Ua_max)



Gruß Knut

Autor: Johannes (Gast)
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PS: Schau Dir mal diesen Thread hier an.

Das sind in etwa die gleichen Anforderungen, die Frequenz ist zwar 
doppelt so hoch, die Amplitude dafür niedriger.

Beitrag "Verstärker für 10 MHz"

Autor: Udo Schmitt (urschmitt)
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Domi aus S. schrieb:
> ich dann eine Ausgangsspannung von max +/- 12V erreiche.
> Dort will ich dann mit dem Oszilloskop messen.

Warum willst Du da vorher verstärken? Das Oszi misst auch die Spannungen 
von +/- 1,2V.

Johannes schrieb:
> ie Slew-Rate muss größer als 2*Pi* 5 MHz * 12V, also ca. 380 V/us sein.
> Das ist schon ziemlich sportlich.

Wenn das kein Sinussignal ist sogar noch (deutlich) höher.
Vieleicht verrätst Du uns etwas mehr von Deiner eigentlichen Anwendung.

Autor: Christian (Gast)
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vergessen sollte man auch nicht, dass der Ausgang genug Strom liefern 
muss. 1m übliches Koax-Kabel (RG57, RG174) haben ca. 100pF/m.

Um 100pF bei 5MHz um 12V umzuladen, braucht man schon knapp 40mA. Nicht 
unmöglich, aber man sollte es im Hinterkopf behalten :-)

Autor: I. L. (Gast)
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Hmm... also ich habe hier ein Paar Tpen, aber die sind schwer zu 
bekommen:

HA2840, CLC425,EL2073, LT1812

Ich denke da kannste ganz schön Geld lassen.



Gruß Knut

Autor: Jens G. (jensig)
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@ Christian (Gast)
>vergessen sollte man auch nicht, dass der Ausgang genug Strom liefern
>muss. 1m übliches Koax-Kabel (RG57, RG174) haben ca. 100pF/m.

>Um 100pF bei 5MHz um 12V umzuladen, braucht man schon knapp 40mA. Nicht
>unmöglich, aber man sollte es im Hinterkopf behalten :-)

Nich ganz logisch. Du nimmst einfach willkührlich die 100pF an, die pro 
m anfallen. Ich könnte jetzt genau so 2m annehmen, womit wir 200pF haben 
bzw. 80mA haben. Habe nun ich oder Du recht?

Eigentlich ist es ganz einfach: hat das Kabel 50Ohm, und die Last am 
Ende auch, haben wir 12V/50Ohm=240mA

Ist das Kabe kurz genug (wesentlich kürzer als Labda/4), und am Ende 
hochohmig, dann kann man einfach die Gesamtkabelkapazität annehmen (und 
nicht einfach nur die pro 1m). Dann ist es aber eine ziemlich reine 
kapazitive Last, was OPV nicht mögen.

Autor: Arne Müller (mc-gyv3r)
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Hallo und vielen Dank für die vielen Antworten.

Also die eigentliche verwendung ist ein Teilabschnitt aus einem 
Differenzverstärker (Differetial Probe).
Ich bekomme aus dem Differenzverstärker ein Signal von max +/- 12 heraus 
bei max +/- 1200V über einen Spannungsteiler am Eingang des 
Diffverstärker.
Liegen aber nur +/- 120V am Eingang an soll über einen Schalter von 
1/100 auf 1/10 gestellt werden können. Daher brauch ich dann einen 
Operationsverstärker der in Schalterstellung 1/100 eine Verstärkung von 
1 hat und in der Schalterstellung 1/10 eine Verstärkung von 10.
Welche Anforderungen so ein Operationsverstäker dafür alles brauch weiß 
ich noch nicht so genau.

Die Bandbreite von 5MHz ist auch etwas weit hoch gegriffen. Das 
verwendete Differenzspannungs IC kann auch nur max 3MHz (Ist von Analog 
Devices der AMP03).
Ich frage mich sowieso warum diese ganzen Difference Amplifier so eine 
geringe Bandbreite haben und die Differantial Amplifier so eine hohe.
Weiß jemand worin da genau der Unterschied liegt??

Autor: Arne Müller (mc-gyv3r)
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Ich habe nochmal im Internet nach Operationsverstärkern gesucht und bin 
dabei auf folgen gestoßen.
Der OPA637 von Texas Istruments. Ist aber anscheinend nich so einfach zu 
bekommen. Jedenfalls habe ich ihn bei keinem der größeren Händler 
gefunden.
Wäre der in Ordnung?

Autor: Dennis (Gast)
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Dann order ihn dir als Sample.

Autor: Arne Müller (mc-gyv3r)
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Bei genauerem nachlesen des Datenblatts ist mir aufgefallen das der OPV 
nicht ganz den Anforderungen entspricht.
Die Common-Mode Input Range liegt bei min +/- 11V und Typ +/- 11,5V. Ich 
weiß jetzt nicht ob er max +/- 12V kann.

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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Hast du dir mal "Common-Mode Input Range" übersetzt?

Autor: Arne Müller (mc-gyv3r)
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Übersetzt habe ich es! Aber auch erst gerade, nachdem du geschrieben 
hattest.
"Gleichtakt-Eingangsbereich" aber ich weiß nicht genau was ich damit 
anfangen soll.
Was heißt das??

Ich hatte vorher im Datenblatt die absolute maximum ratings gefunden in 
denen steht das der Operationsverstärker eine Input Voltage Range von 2V 
über versorgungsspannung hat.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Ich habe ein Signal von max +/- 1,2V und einer Frequenz von bis zu 5MHz.

Das ist dann wohl ein Videosignal?

>Der Operationsverstärker soll das Signal um den Faktor 10 Verstärken das
>ich dann eine Ausgangsspannung von max +/- 12V erreiche.

Da brauchst du etwas ganz schnelles, das zusätzlich nicht nur 
großsignalfähig ist, sondern sogar +/-12V am Ausgang kann. Fast 
unmöglich.

>Die Bandbreite von 5MHz ist auch etwas weit hoch gegriffen. Das
>verwendete Differenzspannungs IC kann auch nur max 3MHz (Ist von Analog
>Devices der AMP03).

Ach soooo...

Nee, so wird das nichts! Du mußt erst mal genau beschreiben, was das 
überhaupt für ein Signal ist und was das für eine Anwendung ist.

Kai Klaas

Autor: Arne Müller (mc-gyv3r)
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Hallo.

ich habe bereits beschrieben für welche Anwendung es ist.
Ist wie gesagt ein Teilausschnitt aus einem Differenzverstärker 
(Differential Probe).
Gemessen wird mit der gesamten Schaltung am Ausgangs eines 
Frequenzumrichters.

Ich packe hier nochmal die Beschreibung drunter.

>Also die eigentliche verwendung ist ein Teilabschnitt aus einem
>Differenzverstärker (Differetial Probe).
>Ich bekomme aus dem Differenzverstärker ein Signal von max +/- 12 heraus
>bei max +/- 1200V über einen Spannungsteiler am Eingang des
>Diffverstärker.
>Liegen aber nur +/- 120V am Eingang an soll über einen Schalter von
>1/100 auf 1/10 gestellt werden können. Daher brauch ich dann einen
>Operationsverstärker der in Schalterstellung 1/100 eine Verstärkung von
>1 hat und in der Schalterstellung 1/10 eine Verstärkung von 10.
>Welche Anforderungen so ein Operationsverstäker dafür alles brauch weiß
>ich noch nicht so genau.

Vielleicht kann mir ja wer sagen wie der Operationsverstärker OPA637 von 
Texas Instruments zu meinen Anforderungen passt.
Meiner meinung nach ist der ganz gut. Werde da glaube mal nen paar 
samples von ordern.

Autor: Arne Müller (mc-gyv3r)
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Kann mit der Beschreibung niemand etwas anfangen??
Fehlen noch irgendwelche Infos um weiter zu helfen?

Gruß Mc-Gyv3r

Autor: Nachtaktiver (Gast)
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Vielleicht ist es besser die Spannugnsteiler mit entsprechenden Relais 
umschaltbar zu machen. Damit sparst du das ganze um den OPV drum herum.
Der OPV möchte auch kompensiert werden.

Autor: Ulrich (Gast)
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Für das Oszilloskop braucht man kein so großes Signal. Das erste was im 
Oszilloskop passiert, ist das das Signal runtergeteilt wird, damit es zu 
einer der kleinsten Bereichs paßte. Für den ausgang zum Oszilloskop 
reicht es also wenn man auf 100 mV oder so kommt.

Wenn der Differenzverstärker nur 3 MHz Bandbreite hat, sollte dahinter 
ein OP mit etwa 20-50 MHz Bandbreite als Impedanzwandler reichen. Da hat 
man dann genügend Auswahl, teilweise sogar noch im DIP Gehäuse. Für das 
Kabel ggf. noch einen Spannungsteiler (z.B. 300 Ohm / 60 Ohm ) und so 
auf 50 Ohm für das Kabel zu kommen. Amplitude hat man vermutlich. Je 
nach Ausgangsstufe des AMP03 reicht auch nur der Teiler.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Für das Oszilloskop braucht man kein so großes Signal. Das erste was im
>Oszilloskop passiert, ist das das Signal runtergeteilt wird, damit es zu
>einer der kleinsten Bereichs paßte.

Ulrich hat völlig Recht. Wenn es nicht einen wirklich driftigen Grund 
gibt, in diesem Frequenzbereich ein Ausgangssignal von 12Vs zu erzeugen, 
dann läßt man es tunlichst sein. Ein Oszilloskop braucht ein so großes 
Signal jedenfalls nicht. Das wird in jedem Fall so weit heruntergeteilt, 
daß die Kleinsignalbandbreite des Eingangs-Buffers, die praktisch immer 
größer ist als die Großsignalbandbreite, noch damit klar kommt. Nicht 
einmal schnelle ADCs benötigen ein so großes Signal.

>Vielleicht kann mir ja wer sagen wie der Operationsverstärker OPA637 von
>Texas Instruments zu meinen Anforderungen passt.

Johannes hat dir doch schon vorgerechnet, daß eine Slewrate von 
mindestens 380V/µsec nötig ist, um ein 5MHz Signal mit 12V Amplitude zu 
erzeugen. Wenn es einigermaßen klirrarm sein soll, dann sogar noch 
deutlich mehr.
Es gibt solche Verstärker, aber die haben eine +/-5V Speisung und können 
keinesfalls 24Vss erzeugen.

>Ich bekomme aus dem Differenzverstärker ein Signal von max +/- 12 heraus
>bei max +/- 1200V über einen Spannungsteiler am Eingang des
>Diffverstärker.

Bei 5MHz Bandbreite? Sicher nicht. Vielleicht hat der eine 
Kleinsignal-Bandbreite von 5MHz und kann bei (erheblich) niedrigeren 
Frequenzen 12Vs ausgeben. Aber bei 5MHz schafft er das sicherlich nicht, 
wenn es nicht gerade ein exotischer diskreter Aufbau ist. Was ist denn 
das für ein Differenzverstärker, der da zum Einsatz kommt?

>Gemessen wird mit der gesamten Schaltung am Ausgangs eines
>Frequenzumrichters.

Was ist das ganz konkret für ein Signal?? 5MHz Sinus mit 24Vss 
Amplitude??

Kai Klaas

Autor: Michael H. (michael_h45)
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Warum wird erst geteilt, nur um anschließend wieder zu verstärken??
Wenn du das Signal sowieso teilst, mach den Teiler änderbar und spar dir 
die Verstärkung.

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