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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Operationsverstärker Gain erhöhen


Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Hi,
Kleine Frage:

Der Gain vervielfacht sich ja, wenn man mehrere Opamps hintereinander
schließt.
Nur: Wo ist der Nachteil? Verzerrt das Signal?

Ich besitze nämlich ein 0,6V Sinus  Ramp  Rechteck und würde dies
gerne zu einem 30V Sinus hochpowern. Das wär ein Gain von 50 :/ Ich
glaube nicht, dass dieser Gain real ist, bei ~10MHz, oder?

PS: Wie heißt die Angabe im Datenblatt, wo mir der Gain vom
Operationsverstärker angegeben wird (Bei Frequenz=X) ?

PPS: Wie kann man dB in einen Faktor umrechnen?

Autor: Hegy (Gast)
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Hi,
kleine Antort:

Eigentlich ist es kein Problem, mehrere OPs
hintereinanderzudaengeln.Aber dennoch verstaerken die nachfolgenden OPs
den "Dreck", den der Vorgaenger produziert hat, z.b. Rauschen,
Verzerrungen........

Du bist also stolzer Besizer von einem 0,6V Sinus. Kriegich auch einen?
Aber ein Verstaerkungsfaktor von 50 ist fuer EIN OP kein Problem, auch
nicht bei 10MHz, wenn's denn der richtige OP ist. Bei solchen
Frequenzen  muss er naemlich schnell sein in der Anstiegszeit, weil
beim Nulldurchgang des Sinus dieser Nulldurchgang kuenstlich
verlaengert wird, wenn der OP eben so lahm ist.

Die Angabe im Datenblatt heisst z.B. Open Loop Gain und ist fuer einen
AD817 mit 6V/mV (=6000) angegeben. Der AD817 ist schon ein schnelleres
Modell, macht bis 70 MHz mit (Verstaerkungsfaktor=1, Versorgung +/-15V)
und hat dabei eine Slew-Rate (Anstiegsgeschwindigkeit) von 350V/us,
braucht also fuer einen 3,5V Sprung 1/100 us = 10ns. Aber diesen OP
kannste nicht verwenden, weil bei 30V liegt die volle Bandbreite bei
5,6 MHz und die Ausgangsspannung bei 20Vpp bei 1kOhm Last. Aber die
Angabe, die Abhaengigkeit des Verstaerkungsfaktors von der Frequenz
wirst du in den Kurven/Diagrammen finden, die im Datenbladl drin sind.
Beim AD817 steht da was von "Figure 14. Large Signal Freqency
Response" und da sieht man, dass bei 10MHz die Ausgangsspannung nur
noch 10Vpp (= 5Vp = 3,5Veff) betraegt bei einer Last von 150 Ohm bzw.
ca. 12V bei 1KOhm Last.
Ok, anderen OP. Oder auch gar keinen, weil das wird glaubich teuer.
Warum nicht konvetionell aufgebaut, also Vorverstaerker mit OP und die
Endstufe als Gegentakt mit entsprechender Versorgungsspannug. Die 30V,
die du willst, sind das 30Vpp oder 30Veff (spitze-Spitze-Wert oder
Effektivwert)? Bei 30Veff sind es 85Vpp, gilt nur fuer den Sinus!

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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aus der slew-rate läßt sich die Bedingung einfach abschätzen: 30 V rauf
und runter macht einen Hub von 60 V pro Schwingung, mit 10 MHz sind das
also 600 V  pro Mikrosekunde, die eine Dreieckschwinngung mindestens
braucht. Der LT1227 ( gibts bei Reichelt) könnte das gerade noch
schaffen, 30 V Betriebsspannung kann er auch noch, der Sinus würde also
etwas kleiner, 26-27V vielleicht

Autor: KWB (Gast)
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Hallo,
in OP-Datenblättern wird das Gain-Bandwidth-product
(=Verstärkungs-Bandbreiteprodukt) angegeben. Mit der man die Bandbreite
abschätzen kann.
Bei einem GBWP von z.B. 100MHz und einer Verstärkung von 50 liegt die
Bandbreite bei 2MHz.

zu 2:

Vu(dB)=20*log(Uaus/Uein)

Gruß KWB

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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bei Großsignalen ist die Slewrate der eintscheidende Parameter, nicht
irgendwelche Kleinsignal-Frequenzgänge. Für höhere Ausgangsleistung ist
der LT1210 interessant, im 5-Pin Spannungsregler-Gehäuse www.linear.com

Oder sollten 30V der Effektivwert sein???
das wären über 80V Spitze-Spitze, da ist die Ausahl an ICs sehr mager.
vielleicht für ein paar Dollars mehr was von Apex, (PA09 oder) PA19?


http://eportal.apexmicrotech.com/mainsite/products...
VERY FAST SLEW RATE - 900 V/µs
•   POWER MOS TECHNOLOGY - 4A peak rating
•   LOW INTERNAL LOSSES - 2V at 2A
•   PROTECTED OUTPUT STAGE - Thermal Shutoff
•   WIDE SUPPLY RANGE - ±15V TO ±40V

Autor: Wolfram (Gast)
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Ich besitze nämlich ein 0,6V Sinus  Ramp  Rechteck und würde dies
gerne zu einem 30V Sinus hochpowern

Wenn du die Slewrate nicht so hoch nimmst,dann wird aus deinem Rechteck
zumindest schonmal ein Dreieck und mit nachgeschalteten Tiefpass dein
gewünschter Sinus ;-)

Solltest du als Ausgangssignal auch ein -/Ramp/Rechtecksignal haben
wollen. Dann steigen die Anforderungen nochmals!

Autor: peter dannegger (Gast)
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Für 30V Sinus brauchst Du mindestens einen 90V-Opamp.

Und dann auch noch bis 10MHz, da sag ich mal, sowas gibt es nicht.


Von Apex gibt es den PA19, der kommt aber nur bis 80V und 5MHz, die
Slewrate ist 900V/µs.



Peter

Autor: Unbekannter (Gast)
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Die ganze Frage hört sich doch sehr nach Frequenzgenerator an.

So ein Teil ist meistens sehr ähnlich einem Audioverstärker aufgebaut.
Im Prinzip also ein diskret aufgebauter OP. Wieviel Strom sollte die
Schaltung denn liefern?

Um es aber gleich vorweg zu sagen, ohne tiefere Kenntnisse in diskreter
Schaltungstechnik wird das ein Satz mit X. Deine Fragen lassen darauf
schliessen, dass du in diesem Bereich keine grosse Erfahrung hast.

Autor: Unbekannter (Gast)
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Hier kannst du mal was dazu lesen:
http://groups.google.de/group/de.sci.electronics/b...

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Eine Kurzwellen-Sendeendstufe kann diese Leistungen schon,
Beispiel 100 Watt gesamt, 50 am Innenwiderstand und 50 extern abgegeben
wären 100 V und 1 A eff an (2*50 Ohm) also ein 50Veff Sinus an der Last

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ok Leute. Nun facts:
Ich hab hier 2* LT1260 Video OPAMPS. Slewrate 1600 V/us

Sollte schätzungsweise also kein Problem sein.

Anderes Problem: Der Sinus besteht ja aus ganz vielen kleinen
Rechtecks(DDS Chip halt). Ich habe diese Sinus in einen OPA552 und
einmal in einen LT1260 (beides mal ausprobiert) und ich hab irgndwie
sehr großes Schwingen am Ausgang gehabt.. Hm!

Als Beschaltung habe ich einfach einen Impedanzwandler genommen. Jemand
ne Idee ?

Autor: peter dannegger (Gast)
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Der LT1260 hat doch nur +/-12V Ausgangsspannung, d.h. Dein Sinus kann
nur etwa 8V groß sein.

Aber Du wolltest doch 30V haben ?


8V statt 30V ist schon ein riesen Unterschied.


Peter

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Ja die Video-OPs fangen gern mal an zu frohlocken und
hallelujazusingen.
Der invertierende Eingang muß möglichst kapazitätsarm an den beiden
Widerständen angeschlossen sein, jedes C nach Masse erhöh die
Schwingneigung. Ein C direkt vom Ausgnag nach Masse ist ebenfalls
verboten, R in Serie hilft.

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Auch Kabel oder Durchführungskondensatoren direkt am OP-Ausgang:
Verboten

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Also eigentlich meinte ich 30V Spitze-Spitze. Und der Max.
Outputvoltageswing beträgt +/- 14V typ.

Das sollte also in etwa gehen.

@Christoph: Am (-) Eingang ist direkt der Ausgang angeschlossen, ich
denke nicht dass das das Problem sein wird.

Wieso sind Kabel am Ausgang verboten? was soll das heißen? Leiterbahnen
stattdessen?

Autor: Unbekannter (Gast)
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> Wieso sind Kabel am Ausgang verboten? was soll das heißen?
> Leiterbahnen stattdessen?

Bei 30MHz wirst du doch wahrscheinlich ein geschirmtes Kabel
verwenden?! So ein Kabel hat einen Kapazitätsbelag von ca. 100pF/m.

Du solltest dich mal mit den Grundlagen der OPs beschäftigen, dann wär
dir auch klar weshalb OPs schwingen können, wenn der Ausgang kapazitiv
belastet wird. Video-OPs haben eine kleinere Phasenreserve, ergo
schwingt's schnell.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Ist im Datenblatt eine Verstärkung von 1 erlaubt? Es gibt viele
Video-OPs die unbedingt mehr als einfache Spannungsverstärkung machen
müssen, sonst schwingen sie. Die Gegenkopplung sollte bei Video-OPs
eigentlich nicht über Null Ohm sondern einen Widerstand der gleichen
Größe wie am anderen Eingang erfolgen, damit die Eingangsströme
möglichst gleich sind, und damit der Offset minimal. Größer als 1 kOhm
in der Gegenkopplung ist auch wieder schlecht, im Datenblatt sind oft
Tabellen für verschiedene Verstärkungen angegeben.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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jetzt hab ich auch mal die falsche Taste erwischt...
irgendeine Control-Taste ist schuld wenn hier Beiträge mehrfach
erscheinen. Man darf auf keinen Fall zurück zum Beitrag mit der
Zurücktaste im Browser, dann kommt irgendeine Fehlermeldung ... Sie
haben versucht "POST" -Daten zu lesen... oder so ähnlich

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ok, das mit der Verstärkung von 1 kann gut sein. Wie realisiere ich denn
dann einen Impedanzwandler mit so OPAMPs?

Nein ich möchte gerne RG174 Kabel dafür verwenden. Habe noch was davon
hier rumliegen.

Scheinen doch komplizierter zu sein als ich dachte, die OPAMPs. Da muss
ich wohl nochmal gründlich ans Datenblatt ran.

Autor: 3 Newton (Gast)
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Gute Idee, und was ein Impedanzwandler ist verrät Dir Google.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ma. Tolle Antwort du Nasenbär. ICH weiß natürlich was ein
Impedanzwandler ist, aber wie ich den mit Video-OPAMPS aufbaue...

So wie ich das les, sind die wohl mit nem Gain von 1 nicht stabil.

Autor: Unbekannter (Gast)
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Welchen Strom soll die Endstufe eigentlich liefern können? Ich denke mal
du willst schon bissel mehr als die üblichen 20mA eines Standard-OPs.
Dazu ist mir noch was eingefallen es gibt solche DSL-Treiber, die bis
zu 500mA an 50R liefern können. Damit könnte dein Vorhaben klappen.
THS6022 wär z.B. ein solcher Treiber.

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Der LT1210 ist auch für DSL-Treiber empfohlen:

http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId...

1.1A Minimum Output Drive Current
35MHz Bandwidth, AV = 2, RL = 10W
900V/ms Slew Rate, AV = 2, RL = 10W
High Input Impedance: 10MOhm
Wide Supply Range: ±5V to ±15V
Stable with CL = 10,000pF

der Faktor 2 ergibt sich von selbst, wenn man am Ausgang vor dem Kabel
einen 75 Ohm-R in Serie schaltet und der Eingang ebenfals 75 Ohm hat.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Angehängte Dateien:

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Sieht schon nicht schlecht aus. Das blöde ist der LT1210 hat nur 10V
Voltageswing bei +/-15V.


Also mal Klartext. Ich habe im Anhang mal eine Schaltung angehangen,
wie ich mir so den Analogteil vorstelle (Ja ich bastel immernoch am
AD9833 :P. Habe nicht sehr viel Zeit).

Das Signal kommt mit einer berauschend Amplitude von 0,3V und
Offsetspannung 0,3V aus dem AD9833. Durch den Koppelkondensator sollte
die Offsetspannung auf 0V gesenkt werden.
-Frage: Geht das so? Noch ein Subtrahierverstärker ist mir zuviel.
Weiter. Das Signal kommt in einem von mir "konstruierten" 2 Channel
Verstärker. Für jedes Enable kann ein beliebiger Verstärkungsfaktor
gewählt werden. Für die Trimmer R1 und R2 wollte ich Spindeltrimmer
verwenden um das Signal auf, sagen wir mal 10V Amplitude (statt ehemals
15V Amplitude) zu bringen. Das mit den 2 Kanälen hat folgenden
Hintergrund: Wenn ich im AD9833 den Rechteckmodus auswähle, bekomme ich
kein 0,3Va/0,3Vo Signal mehr, sondern ein 2,5Von/0Voff Rechtecksignal.
Dies bekommt dann eine eigene "Behandlung".
-Frage: Geht das so überhaupt? Gibts andere Möglichkeiten?
Danach kommt das Signal in ein Fronplatten-poti, womit ich die
Signalamplitude über die Frontplatte einstelle (Hin/Rückleitung +
Potigehäuse geschirmt). Anschließend das ganze noch in einen
Offsetaddierer (+15V bis -15V), der auch auf die Frontplatte kommt.
(Ich weiß, dass hier Clipping auftreten kann, aber ist ja erstmal
wurscht). Nun gelangt das Signal über ein weiteres geschirmtes Kabel an
die BNC Buchse der Frontplatte.

So! Dafür benötige ich jetzt Operationsverstärker. Die Frequenz liegt
zwischen 0 und 12,5Mhz, was ich aber nicht (oder nur im Rechteckmodus)
ausnutzen werde. Wenn ich das richtig sehe, kann man mit den
Currentfeedback-OPAMPs auch keine Addierer aufbauen oder? Außerdem hat
der Addierer einen Gain von 1.

Also, was sagt ihr dazu? Soll ich das einfach ganz verwerfen? (Wäre
blöd, denn die Software funktioniert schon. Fehlt nur noch der
Analogteil).

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Nach dem Koppel-C noch ein R nach GND
In Serie zum Ausgang ein Schutzwiderstand vor dem Kabel, das verringert
die Schwingneigung.
Der Enable-Eingang der LT1259 /1260 geht nach plus 15V ,also nicht
direkt mit Mikrocontroller ansteuern!

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Danke für die Tipps. Was soll der R nach dem Koppel-C gegen GND bringen?
Oder ist das einfach ein Muss? Ist das nicht soweit ich weiß ein
Hochpass? Ich werde mir das mal anschauen.

Guter Tip mit dem Enable, hätte ich jetzt nicht dran gedacht erlich
gesagt. Da ist ja dann eine Differenz von 10V, wenn ich High Pegel hab.
das geht natürlich in die Hose.

Autor: Unbekannter (Gast)
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Wobei du dir mit C1=10nF aber deine untere Grenzfrequenz kaput machst.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Man könnte einen 100kOhm Widerstand mit 100nF Kondensator wählen.
Gäbe 16Hz Grenzfrequenz.

Was ist denn wenn die Frequenz 20Hz beträgt? dann würde die Skala an
dem Amplitudenpoti ja garnicht mehr richtig stimmen. Naja egal.. Man
könnte ja auch 1MOhm nehmen. Aber ist das nicht eigentlich blöde? Weil
der Operationsverstärker ja auch noch knapp 10Mohm hat. Das kommt sich
doch in die Quere.

Was ist denn mit dem ursprünglichen Problem?

Beim Standard LM324 würde das wahrscheinlich so funktionieren wie oben.
Was für einen OPAMP soll ich denn zB bei ca 100V/us Slewrate nehmen. Hab
schon überall gesucht, aber das scheint wohl nicht so einfach zu sein
sowas zu kriegen.

Autor: Vierpol (Gast)
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Hi,

kann das sein, dass der Thread ein wenig abgedriftet ist?!
Waren das nicht 30 V Spitze-Spitze bei 10 MHz an 100 Ohm ?

Soeben habe ich einen Videoverstärker LT1227 getestet. Ich wollte ihn
in einem Eingangsverstärker für ein 8-Bit Digital-Oszi verwenden. Ich
brauche solche Amplituden nicht, aber ich habe interressehalber etwas
mehr Dampf auf den Eingang gegeben, um die Grenzen kennen zu lernen.

Hat SR = 1000 V/µs laut Datenblatt, und man muss gleich sagen,
bei 100 mV Amplitude!

In der Schaltung als invertierender Verstärker ...
  mit RF = 750 Ohm, RL = 200 Ohm, RG = 500 Ohm
  würde ich ! den Verstärker bis 5 MHz und 10V-SS verwenden;
  mit RF = 750 Ohm, RL = 250 Ohm RG = 200 Ohm
  würde ich ! den Verstärker bis 2 MHz und 20V-SS verwenden.

Darüber hinaus treten für meine Anwendung nicht tolerierbare
Verzerrungen auf (Signal wird "spitz").

Das ist zwar keine Lösung auf obiges Problem, aber vielleicht hilft
diese Infomation zur Entscheidungsfindung weiter.

Autor: Vierpol (Gast)
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Hi,

Korrektur! Obiger ist der LT1223; der LT1227 kann nur 30 mA
Ausgangsstrom. Er kommt jetzt dran.

Sorry.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Erstmal noch zu den Daten:

Ich habe ein Eingangssignal von 0,3Va 0,3Vo und möchte es zu 20-30 Vpp
hochziehen (0Vo). Welche Spannung nun genau die größte ist, macht
erstmal nicht soviel aus.

Jetzt stellen sich folgende Probleme:

-Ich brauche einen Impedanzwandler. Das scheint aber nicht stabil mit
den Video-OPAMPs zu klappen. Gibts geeignetere Typen?

-Ich brauche einen Addierer mit Gain = 1. Das wird ja dann wohl
ebenfalls nicht gehen.

Alle Versuche bis jetzt scheiterten an irgndeinem Schwingen am
Ausgang.
Ich habe mehrere Widerstandspaare ausprobiert, so wie es (spärlich) im
Datenblatt stand. Also irgndwie verzweifel ich hier. Bei Niedrigen
Frequenzen nehm ich nen LM324 o.ä. und bau den Schaltplan so wie oben
auf. Das scheint aber definitiv nicht so einfach zu gehen bei den
angestrebten ~10Mhz. Ich denke mal der Schaltplan oben sollte bis auf
die genannten Änderungen (Widerstand am Highpass, Widerstand in
Rückkopplung etc..) ok sein. Jetzt benötige ich nur noch einen
Operationsverstärker der die Bedingungen erfüllt.
Da ich aber anhand der Daten eines Video OPs keinen vernünftigen Typen
ermitteln kann, frage ich außerdem noch, was für einen OP ich
schlussendlich verwenden soll. Dieser sollte auch einen Enable eingang
haben.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ok. Ich bin jetzt mal von den Currentfeedbackopamps abgehauen.
Bin jetzt bei dem hier gelandet:
http://cache.national.com/ds/LM/LM7171.pdf

Super Dingen. Nur kein Shutdown/Enable.
Hat jemand ne Idee wie ich die zwei Signale sonst noch
auseinanderpflücken kann, die der AD9833 liefert, wenn nicht über einen
OPAMP mit SHDN ?
Hier nochmal das Schaltbild
http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/3082...

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