Signal von 2-3V auf 0-5V mit OPV bei 5V Betriebsspannung

[ops (Gast)]

Hallo, bevor ich die Schaltung aufbaue, möchte ich sichergehen, dass es 
überhaupt so klappen kann:

Ich habe ein Signal mit Gleichspannungsanteil, zwischen 2 und 3 Volt. 
Ich möchte es mit einem OPV so verstärken, so dass es bei 2V nahe 0V und 
bei 3V nahe 5V ist, also ca. 5x vom Spannungsunterschied aus gesehen.

Ich habe einen NE5532 gerade daliegen, den ich mit 5V (nur pos. 
Betriebsspannung) betreibe. Funktioniert es mit dieser Schaltung aus dem 
Tutorial, bzw. was muss ich anpassen?:

http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Nichtinvertierender_Verst.C3.A4rker

[M. K. (sylaina)]

Ist es so schwer eine OP-Schaltung zu entwickeln?

[ops (Gast)]

Ich würde sagen - es kommt auf die Erfahrung an. Ich hab wenig - also 
mir fällt es schwer.

Hast Du auch einen Beitrag zum Thema?

[Martin B. (statler)]

Welche Frequenz hat das Nutzsignal?
Wie schnell ändert sich der unterlagerte 
Gleichspannungs-(Schmutz)-Pegel?

[HildeK (Gast)]

NE5532 ist dazu nicht geeignet.
Er braucht entweder 10V oder ±5V min. Versorgungsspannung.
Er kommt nicht näher als typ. 2V an die Rails heran.

Suche dir erst mal einen geeigneten Rail-to-Rail OPA, der für 5V Single 
Supply geeignet ist.

[MaWin (Gast)]

> Ich habe einen NE5532 gerade daliegen

Den kannst du nicht gebrauchen, du brauchst einen Rail-To-Rail OpAmp wie 
TS912

    +---+--------- +5V
    |   |
   10k  |    TS912
    |   |
in -)--|+\
    |  |  >----+-- out
    +--|-/     |
    |   |      |
    +---)-10k--+
    |   |
   10k  |
    |   |
    +---+--------- 0V

[M. K. (sylaina)]

ops schrieb:
> Hast Du auch einen Beitrag zum Thema?

Als erstes musst du ein wenig Mathe machen. Dein Nutzsignal liegt im 
Bereich von 2 - 3 V und soll auf 0 - 5 V geändert werden. Also zunächst 
das Signal auf einen Bereich 0 - x V bringen. Geht super mit -2. Dein 
Nutzsignal liegt dann also bei 0 - 1 V. Das soll nun nur noch auf 0 - 5 
V aufgezogen werden, d.h. du musst es mit 5 multiplizieren.

Unterm Strich brauchst du einen Subtrahierer, der das Nutzsignal erst um 
2 veringert und dann mit 5 multipliziert. Den Artikel zum Subtrahierer 
hier auf der Seite findest du noch selbst? Alternativ Google oder 
ähnliches verwenden. Wenn dann Fragen bei der Auslegung auftauchen 
kannst du gerne wieder fragen aber ein wenig solltest du schon mehr 
machen.

[ops (Gast)]

MaWin schrieb:
> Den kannst du nicht gebrauchen, du brauchst einen Rail-To-Rail OpAmp wie
> TS912

Ah ok, das war mir nicht klar. Was Du gezeichnet hast ist präzisiert wie 
das hier:

http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Nichtinvertierender_Verst.C3.A4rker_mit_Offset

Ich hab mal gerechnet mit Deinen Werten:

Offsetspannung = 2,5V
Verstärkung = 3
Ausgangsspannung bei 3V Eingang = 4V
                 bei 2V Eingang = 1V

Dann brauchte ich auch keinen extra "Subtrahierer", wie oben 
vorgeschlagen, und wenn ich R3 = 20k verwende, (vielleicht besser einen 
Trimmer zum einstellen knapp über 20k) - dann sollte ich mit diesem OPV 
(TS912) in meinem gewünschten Bereich ankommen?

[ops (Gast)]

Noch ne Frage hinterher: (ich bin ja noch am Lernen) - an welchem 
Parameter im Datenblatt vom OPV kann ich sehen, ob es so ein "Rail-To 
Rail"-Typ ist - und wie weit reicht der an die "Rails" heran? 4,5V - 
4,9V - 4,99V ? Wo liest man das / wie heißt das typischerweise?

[Viktor N. (Gast)]

R/R Typen sind speziell als solche gekennzeichnet. Die R/R 
spiezifikation ist unbelastet. Sonst fehlt dann da noch was. Steht aber 
auch im Datenblatt.

[ops (Gast)]

Na ich werde mal mit dem TS912 auf einem Steckbrett testen - und hoffen, 
dass ich oben (09:25) alles richtig verstanden habe..

[M. K. (sylaina)]

ops schrieb:
>Dann brauchte ich auch keinen extra "Subtrahierer", wie oben
>vorgeschlagen, und wenn ich R3 = 20k verwende, (vielleicht besser einen
>Trimmer zum einstellen knapp über 20k) - dann sollte ich mit diesem OPV
>(TS912) in meinem gewünschten Bereich ankommen?

ein Subtrahierer ist eine OPV-Verschaltung und was hindert dich daran 
mit deinen Widerstandswerten mal zu rechnen und zu schaun ob es passt?

[Anja (Gast)]

ops schrieb:
> 4,5V - 4,9V - 4,99V ?

ops schrieb:
> Na ich werde mal mit dem TS912 auf einem Steckbrett testen - und hoffen,
> dass ich oben (09:25) alles richtig verstanden habe..

Wenn es genauer / besser werden soll dann kannst Du auch mal den OPA340 
oder OPA2340 testen. (0.5mV Offset + 1mV within Rail).

Gruß Anja

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

MaWin schrieb:
> +---+--------- +5V
>     |   |
>    10k  |    TS912
>     |   |
> in -)--|+\
>     |  |  >----+-- out
>     +--|-/     |
>     |   |      |
>     +---)-10k--+
>     |   |
>    10k  |
>     |   |
>     +---+--------- 0V

Da ist ein kleiner Tippfehler: Der waagerecht liegende Widerstand sollte
20kΩ statt 10kΩ haben.

[Davis (Gast)]

> Da ist ein kleiner Tippfehler:

Das ist kein Tippfehler, das ist ein MaWin :)

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

ops schrieb:
> und wie weit reicht der an die "Rails" heran? 4,5V - 4,9V - 4,99V ?
Das hängt vom Strom ab, den er da liefern müsste.

> Wo liest man das / wie heißt das typischerweise?
Im Datenblatt unter "Output Voltage Range"...

Noch was: das "zweite Rail" ist die 0V-Schiene. Auch dort kommt der OP 
abhängig von der Last nie ganz runter auf GND...

[ops (Gast)]

mit dem TS912 hat alles super funktioniert, danke. Ich bin noch ungefähr 
0,1V von den "Rails" entfernt, das reicht mir so.