Hallo alle zusammen, ich schreibe zur Zeit meine Bachelorarbeit im Fach Elektrotechnik. Das Problem was ich habe ist zwar sehr viel komplexer, aber ich denke ich kann es auf eine einfache Frage hinunter brechen. Ich möchte ein ganz normalen Impedanzwandler bauen, welcher mir Spannungen im bereich von ca. 0-3,3V als Ausgangsspannung liefert. Als OpAmp nutze ich einen OPA300. Wenn ich die ganze Sache nun mit dem OPA300 simuliere, folgt die Ausgangsspannung der Eingangsspannung nur bis ca. 2.3V. Als nicht invertierender Verstärker beschaltet, erreiche ich jedoch eine Spannung von ca. 3,3V. Die Betriebsspannung des OpAmp beträgt 3.3V und masse. Verstehe das nicht ganz, vielleicht habt ihr eine Idee. Liebe Grüße Kai
Der Input Common Voltage Range, der nur bis (V+)-0,9V reicht, ist der begrenzende Faktor bei Verstärkung 1. Ist die Verstärkung ausreichend hoch, verschwindet diesen Problem. Mit einem Opamp, der Reil-to-Rail-Ausgänge und -Eingänge hat, wirst du wahrscheinlich glücklich :)
Siehe Datenblatt S.3: Voltage Output Swing from Rail R_L=2.2k -> 75..100mV R_L=100R -> 300..500mV D.h., wenn dein Ausgang mit 100 Ohm belastet ist, geht die Outputspannung bei 3.3V Versorgung nur von ca 0.5V .. 2.8V Output Swing ist der Abstand zu den Versorgungsspannungen (in deinem Fall 0V und 3.3V).
Zeig erst mal deine Schaltung. Außerdem gilt es zu bedenken, daß die Simulation die Realität oft nicht 1:1 wiedergibt. Was passiert denn in deiner realen Schaltung? Was mißt du da am Ausgang??
Kai Gausling schrieb: > Leider komme ich nie über 2.3V, egal bei welcher Belastung! Das Problem ist nicht der Ausgang, sondern die Eingänge, schau mal etwas weiter oben im Thread ;-)
>Ich möchte ein ganz normalen Impedanzwandler bauen, welcher mir >Spannungen im bereich von ca. 0-3,3V als Ausgangsspannung liefert. Wie genau soll der bis an die Rails gehen können? >Als OpAmp nutze ich einen OPA300. So, wie es aussieht, ist das Teil kein I/O-Rail-to-Rail-Typ. Außerdem ist der OPA300 mit 150MHz sehr schnell. Warum nimmst du den OPA300 und keinen anderen? Da die dynamischen Eigenschaften von OPamps gewöhnlich sehr leiden, wenn man eingangs- bzw. ausgangsseitig bis direkt an die Rails geht, kann es sinnvoll sein, den Rails ein paar 100mV zuzugeben, so wie hier in Figur 40 gezeigt: http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/opa320.pdf
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Die Schaltung soll der Teil eines Optischen Empfängers sein. Die Strompulsquelle stellt die Empfangsdiode da. Dahinter wird ein Transimpedanzwandler geschaltet und zur Entkopplung ein Impedanzwandler.
Bei der Simulation solltest du die Detektorkapazität mitsimulieren. Dabei wird dann gewöhnlich eine zusätzliche "phase lead" Kapazität parallel zu R1 fällig, um den OPamp zu stabilisieren. Der Transimpedanzverstärker hat eigentlich schon eine genügend niedrige Ausgangsimpedanz, sodaß ein zusätzlicher Entkopplungs-OPamp eigentlich überflüssig ist. Oder mußt du da eine 50R-Leitung treiben?
Kai Gausling schrieb: > Die Schaltung soll der Teil eines Optischen Empfängers sein. Wie schnell muß der Empgänger sein? Was willst du damit empfangen? > Dahinter wird ein Transimpedanzwandler geschaltet > und zur Entkopplung ein Impedanzwandler. Wozu schaltest du hinter einen Impedanzwandler einen Impedanzwandler (und zudem noch einen mit der selben Treiberleistung)? Kai Gausling schrieb: > Leider komme ich nie über 2.3V, egal bei welcher Belastung! Nochmal zum mitschreiben (obwohl yalu es schon ein paar mal erwähnt hat): Dein konkretes Problem ist der Input Common Mode Voltage Range, der geht nur bis 2,4V bei Vcc=3,3V. Hast du das und die resultierenden Auswirkungen verstanden?
Verstehe das nicht wirklich, denn sobald ich ihn als Nichtinvertierenden Verstärker (v=2,R1=R2) betreibe, folgt die Ausgangsspannung der Eingangsspannung bis 3,3V. Habe den Begriff "Input Common Mode Voltage Range" aber auch noch nie gehört. Welchen Op würdet ihr mir empfehlen? Nach dieser Schaltung soll die analoge Spannung in ein digitales Wort gewandelt werden.
Kai Gausling schrieb: > denn sobald ich ihn als Nichtinvertierenden > Verstärker (v=2,R1=R2) betreibe (v=2,R1=R2) > folgt die Ausgangsspannung der Eingangsspannung bis 3,3V. Und welche EINGANGSSPANNUNG hast du dann zu diesem Zeitpunkt? Etwa 1,65V? Das ist ja wohl auch kleiner als die bereits erwähnten 2,4V. > Habe den Begriff "Input Common Mode Voltage Range" aber auch > noch nie gehört. Und dann meinst du, den einfach ignorieren zu können? Dieser Wert gibt an, in welchem Eingangsspannungsbereich der Opamp noch funktioniert. Es ist eben so, dass dieser Wert im Datenblatt an zweiter Stelle nach der Versorgungsspannung auftaucht. Dann MUSS er einfach wichtig sein, sonst hätte man den Wert auch gleich weglassen können... :-/ Kai Gausling schrieb: > Welchen Op würdet ihr mir empfehlen? Da fehlen noch Eckdaten: >> Wie schnell muß der Empgänger sein? Was willst du damit empfangen? Und: >> Wozu schaltest du hinter einen Impedanzwandler einen Impedanzwandler?
Kai Gausling schrieb: > "Input Common Mode Voltage > Range" aber auch noch nie gehört Versuchen wirs mal mit Gleichtakteingangsbereich, damit man weiß was gemeint ist ;) mfg mf PS: Ich schon und das war in Elektronik 2. Der Professor kam aus der Industrie und hat bei NXP und diversen Medizintechnik-Herstellern gearbeitet. Und bei dir? Schöne Theorie, aber mir platzt der A**** wenn mich ein höheres Semester z.B. fragt, warum er seine tolle Schaltung die er da hat noch mit 100n's nachwürzen soll... Fühl dich bitte nicht angegriffen, es liegt denke ich an der Qualität der Lehre(Praxisbezug wird leider an deutschen Unien/FHen sehr klein geschrieben).
Mini Float schrieb: >> "Input Common Mode Voltage Range" > Versuchen wirs mal mit Gleichtakteingangsbereich, > damit man weiß was gemeint ist ;) Das ist doch das selbe... ;-)
Seid doch nicht so böse, war bei mir auch nicht anders. Da lernt man schön fleißig Fach Schaltungstechnik. Dann macht man ein Industriepraktikum, soll was bauen funktioniert nicht, schwingt nur dumm von Min zu Max... Hm ich muss Oszillationen dämpfen? Was parasitäre Kapazitäten was ist das? Beipass-Kondensatoren WTF? Aber ich hab das doch so schön berechnet, sogar mit PI und Temp-Koeff auf die 35. Stelle :(. Theoretisch MUSS das funktionieren!
Ich würde dem OP ein wenig mehr oder sogar symmetrische Spannungsversorgung gönnen. Die Rustikalste Methode hierzu ist ein MAX232 oder dessen 3V3-Variante, die Datenengänge auf Masse gebunden. Dann mit Linearreglern aus der positiven und negativen Versorgung, die man an den Stütz-Kondensatorpins abgreifen kann +-5V gemacht. Zum Testen reicht das vielleicht. mfg mf PS: <OT> Lothar Miller schrieb: > Das ist doch das selbe Teilweise scheint bei Englisch-Deutsch, obwohl es jeder in der Schule hatte, eine Sprachbarriere zu existieren. Immer wieder bekommt man zu hören "was englisches Datenblatt wo is da jetzt vorn und hinten" usw... Die russischen Muttersprachler in meinem Studiengang unterhalten sich übrigens untereinander auf Russisch, aber unter Verwendung deutscher Fachtermini. Da hört man z.B. (lautmalerisch)Uperazionsvrschtrkr eingebettet in einen sonst sehr russisch klingenden Satz. I schmunzeled um es mal auf Denglisch zu sagen. In dem Russischwortschatz dieser Studenten gibt es also quasi keinen "Wörterbucheintrag" zu "Opamp", sie haben es ja nur auf Deutsch gelernt. Ähnliche Phänomene sind bei der Erschließung eines auf Englisch geschriebenen Datenblatts nicht auszuschließen. </OT>
>Hallo alle zusammen, ich schreibe zur Zeit meine Bachelorarbeit im Fach >Elektrotechnik. Also, ich verstehe das jetzt nicht ganz. Warum scheinst du überhaupt keine Ahnung von Transimpedanzverstärkern zu haben? Macht ihr kein Datenblattstudium mehr? Ein Transimpedanzverstärker ist doch in jedem zweiten Datenblatt erwähnt. Notfalls einfach mal einen Mittag lang hinsetzen und systematisch Datenblätter von OPamps durchlesen.
Elena schrieb: > Macht ihr kein Datenblattstudium mehr? Nein, es geht doch ganz klar um ein Elektrotechnikstudium... :-/
Ich habe mich jetzt gegen einen zusätzlichen Impedanzwandler entschieden. Gab an dieser Stelle auch keinen Sinn. Mein Professor gab mir den Rat, über einen Kondensator parallel zu dem 200k Widerstand nachzudenken. Allerdings schwingt das System laut Simulation erst nennenswert bei einem Widerstand von 1meg. Ist der Kondensator trotzdem sinnvoll? Gruß Kai
>Ich habe mich jetzt gegen einen zusätzlichen Impedanzwandler >entschieden. Gab an dieser Stelle auch keinen Sinn. Gut so. >Mein Professor gab mir den Rat, über einen Kondensator parallel zu dem >200k Widerstand nachzudenken. Das ist ja genau das, was ich hiermit gemeint habe: >>Bei der Simulation solltest du die Detektorkapazität mitsimulieren. >>Dabei wird dann gewöhnlich eine zusätzliche "phase lead" Kapazität >>parallel zu R1 fällig, um den OPamp zu stabilisieren. >Allerdings schwingt das System laut Simulation erst nennenswert bei >einem Widerstand von 1meg. Ist der Kondensator trotzdem sinnvoll? In jedem Fall. Nicht nur zur Phasenkompensation, sondern auch zur Bandbreitenbegrenzung nach oben. Außerdem ist er oft ein Teil des Shaping: Beitrag "Berechnung eines Gaußfilters" Gib uns mal die Daten deines Detektors.
Also, das System soll Lichtpulse mit einer Frequenz von min. 10kHz detektieren können. Nach oben hin sind der Sache von der Aufgabenstellung her keine Grenzen gesetzt. Zum Einsatz kommen soll dabei der OPA300. Das Analogsignal soll anschließend Digitalisiert werden. Da der Eingang eines ADC sicher nicht sehr Groß ist, kann ich mich bei der Kompensation also nicht auf den Open-Loop-Gain Amplitudengang beziehen. Mein Problem ist also nun die richtige Dimensionierung des Kondensators!? Hat da jemand ne gute Idee? Gruß Kai
Kai Gausling schrieb: > Da der Eingang eines ADC sicher nicht sehr Groß ist Der ist genau so groß, dass das Eingangssignal durchpasst. Oder was meintest du mit groß? Welchen ADC hast du? Welche Schaltung hast du (die ist ja zwischenzeitlich offenbar anders)? Welche Bauteile sind da verbaut (da kann sich ja auch was geändert haben)?
Ich meine damit den Eingangswiderstand des ADC. Benutze einen ATXMega64A1 mit internem Converter. --> Muss mich berichtigen! Habe gerade gelesen, dass ADC Eingangsimpedanzen im "MegaOhm" Bereich liegen. Würde ja bedeuten, dass ich den Amplitudengang des Open-Loop-Gain Betriebes für die Kompensation verwenden kann! Gruß Kai
Kai Gausling schrieb: > Habe gerade gelesen, dass ADC Eingangsimpedanzen im "MegaOhm" Bereich > liegen. Das ist an sich ja auch kein Eingangswiderstand, sondern vielmehr eine Eingangskapazität. Du mußt eine bestimmte Ladung in einer bestimmten Zeit in den ADC hineinbekommen, um eine bestimmte Genauigkeit zu erreichen... > Würde ja bedeuten, dass ich den Amplitudengang des Open-Loop-Gain > Betriebes für die Kompensation verwenden kann! Nicht im dynamischen Betrieb... Kai Gausling schrieb: > das System soll Lichtpulse mit einer Frequenz von min. 10kHz > detektieren können. Nach oben hin sind der Sache von der > Aufgabenstellung her keine Grenzen gesetzt. Mit einem AD-Wandler hinter der Schaltung durchaus... Oder meinst du, du könntest da noch was mit Megahertzen anfangen? Es ist sogar so, dass du die Bandbreite nach oben hin begrenzen mußt, damit du keine Aliasing-Effekte bekommst (die Herren Shannon und Nyquist lassen grüßen)! Kai Gausling schrieb: > ich schreibe zur Zeit meine Bachelorarbeit im Fach Elektrotechnik. Das stimmt mich ehrlich gesagt ein wenig nachdenklich... :-/
Ok, soweit habe ich das verstanden. Nur wie dimensioniere ich den Kondensator nun richtig?
Kai Gausling schrieb: > Nur wie dimensioniere ich den Kondensator nun richtig? Welchen? Ich zitiere, was ich im Beitrag "Re: Impedanzwandler" schrieb: >> Welche Schaltung hast du (die ist ja zwischenzeitlich offenbar anders)?
>Nur wie dimensioniere ich den Kondensator nun richtig?
Ohne Detektorkapazität keine Auskunft! Du mußt uns schon die Daten
deines Detektors nennen.
Außerdem würde ich das Signal noch irgendwie bearbeiten, bevor es in den
ADC geht. Ein Spitzenwertdetektor wäre sinnvoll.
omg.... du solltest dir was anderes suchen. hab nicht mal studiert und habe mehr ahnung von elektronik als du, und das nur mit 1 jahr "berufserfahrung". das du dann mehr verdienst als ich, falls du dein studium schaffst, stimmt mich bei deinem derzeitigen Wissensstand sehr traurig.
@ whatthe Ich glaube nicht das diese Kommentare hier hin gehören. Außerdem bezweifel ich, dass du mit einem Jahr Berufserfahrung mehr Wissen hast, als Leute die studiert haben und vielleicht Praktisch noch nicht ganz so gut sind, da sie nur Theorie Pauken mussten.
Kai Gausling schrieb: > als Leute die studiert haben und vielleicht Praktisch noch > nicht ganz so gut sind, da sie nur Theorie Pauken mussten. [Satire ON] Zwingen die euch, nur Theorie zu lernen? Brutal, echt... [Satire OFF] Wir hatten noch die Chance, so nebenher zuhause (quasi in der Freizeit) schon mal ein wenig Elektronikerfahrung in durchgemachten Nächten zu sammeln. Und man konnte sich dabei schon mal die eine oder andere Mark verdienen... ;-)
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