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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 1mVpp Sinus verstärken


Autor: Markus (Gast)
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Hallo,

ich stehe vor dem Problem, dass ich eine Sinusspannung (1mVpp, 40kHz) 
verstärken muss, und zwar so weit, dass ich damit einen elektronischen 
Schalter betätigen kann, der dann einen Controllerpin auf Masse zieht.
Der Sinus kommt von einer Empfängerspule.
Als Versorgungsspannung steht eine 3V Lithium Knopfbatterie zur 
Verfügung, das ganze sollte also auch möglichst stromsparend sein.

An der bestehenden Schaltung kann ich nichts ändern, da der Verstärker 
ein nachträglich eingebautes Feature ist (soll einen manuellen Taster 
ersetzen).

Ich hoffe, jemand kann mir mit Schaltungs- bzw. Bauteilvorschlägen 
helfen.



Gruß
Markus

Autor: jÜrgen G. (Gast)
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Frequenz?

-> Lösung: OPV (Operationsverstärker!)

Autor: Henrik J. (henrikj)
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Muss auch ein einigermaßen guter OP sein. 1mVpp haben die FFM's (Forest, 
Field and Meadow) schon als Grundrauschen.

Autor: Markus (Gast)
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@ jÜrgen G.:

Die Frequenz liegt bei 40kHz, wie ich im Ausgangspost ja schon angegeben 
hatte.

Autor: JÜrgen Grieshofer (Firma: 4CKnowLedge) (psicom) Benutzerseite
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Hmm...

die 3VDC Versorgungsspannung kommt erschwerdend hinzu...

Die Kunst liegt jetzt dahinter, möglichst einen JFET (hoher Re) OPV zu 
finden mit Single Supply und 3V Spannungsversorgung...

AD8605 wäre ein interessanter ansatz!

Autor: Jack Braun (jackbraun)
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>Muss auch ein einigermaßen guter OP sein. 1mVpp haben die FFM's (Forest,
>Field and Meadow) schon als Grundrauschen.

Na, na, wo hast Du denn das her?

Lies Dir das mal durch:

http://www.elektronikinfo.de/strom/op_rauschen.htm

Autor: Henrik J. (henrikj)
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Sorry. Ich meinte Offset. Und dabei dann natürlich 1mV. Der LM324 
(günstig) kommt zum Beispiel mit 3V Eingangsspannung aus. Aber 1.5mV 
Offset ist halt dabei. Und ich bezweifle außerdem, dass der mit so einem 
kleinen Eingangssignal zurecht kommt.

Außerdem musst du den OP entweder symmetrisch betrieben (mit Knopfzelle 
schlecht) oder das Signal auf ne Mittenspannung heben um von der Nähe 
zur Masse wegzukommen. Letzteres ist wohl die bessere Wahl.

Autor: Störfeld (Gast)
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> Und ich bezweifle außerdem, dass der mit so einem
> kleinen Eingangssignal zurecht kommt.


Man-o-man-o-Mann!

Autor: JÜrgen Grieshofer (Firma: 4CKnowLedge) (psicom) Benutzerseite
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also ich sag da mal LOL

Autor: Seff (Gast)
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Na, der Offset is mit ner AC Kopplung weg. Mit 2 Stufen zu einer 
Verstaerkung von je 30 ist man dabei. Es gibt genuegend niederspannung 
OpAms, die ab 2.7V laufen und RRIO sind, zB den LT1633. Ja, etwas 
Gainbandbreite muss er haben. Ein LM324 ist nicht genug.

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Henrik J. wrote:
> Sorry. Ich meinte Offset. Und dabei dann natürlich 1mV. Der LM324
> (günstig) kommt zum Beispiel mit 3V Eingangsspannung aus. Aber 1.5mV
> Offset ist halt dabei. Und ich bezweifle außerdem, dass der mit so einem
> kleinen Eingangssignal zurecht kommt.
Schau dir mal das Datenblatt vom OPA128 an un mach dir mal ein paar 
warme Gedanken darüber was mit OpAmps alles möglich ist. Alles ne Frage 
der Dimensionierung ein Gain von >1000 ist zwar schon nicht völlig 
trivial aber auch nicht wirklich aus der Welt.

Zugegeben die 3V Versorgungspannung schränken die Auswahl des OPs 
deutlich ein aber do gibt es schon noch einiges.
Wenn das ausschliesslich die 40kHz können muss würde ich das evtl. 
zweistufig machen mit einem Bandpass dazwischen.
Die sache mit dem Elektronischen Schalter hab ich noch nicht kapiert 
oder redest du von einem Transistor? du kannst auch direkt das Signal in 
der Zweiten Stufe integrieren und es einfach euf einen 
Schmitttrigger/Komperator geben egal ob extern oder im uC.
-wiebel

Autor: Henrik J. (henrikj)
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@Störfeld, Jürgen

Im Gegensatz zu euch habe ich schonmal intensive Tests mit nem LM324 
gemacht und kann euch sagen, dass der mit nem Eingangssignal 1mVpp nicht 
gut zurecht kommt. Howgh! PSPice gibt mir im Übrigen recht...

@Michael
Ich sprach auch von FFM OPs und nicht von spziellen, bei Reichelt nicht 
beschaffbaren. Ansonsten könnte ich auch wärmstens den LT1013 empfehlen. 
Der ist genau und schnell genug (Slew Rate 0,4V/µs)

@Markus
Und immer beachten, dass man zwar das Offset NICHT, wohl aber die Drift 
mitverstärkt. Entsprechend kann ich vor Verstärkungen >1000 warnen. 
Könnte man aber in den Griff kriegen.

Autor: Zeusi (Gast)
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Wieviel gesamtleistung hat denn dein Sinussignal??
grüüße

Autor: JÜrgen Grieshofer (Firma: 4CKnowLedge) (psicom) Benutzerseite
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@Hendrik:

der LM ist ein OPV von Millionen wenn nicht Milliarden... Man hat die 
Auswahl deswegen, weil man für jedes spezifische Anwendungsgebiet einen 
anderen verwenden kann!


Tja, PSpice ist auch ein Mittel zum Zweck - ersetzt allerdings niemals 
einen Aufbau!

Autor: Henrik J. (Gast)
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Ganz genau. Ich kenne den Typen, den du empfohlen hast nicht. Aber er 
wird mit Sicherheit besser sein als der LM324. Und meine Behauptung war 
ja nur, dass der LM324 für diese Aufgabe nicht ausreicht. Whatever...

Und meine Erfahrung sagt, dass wenn PSpice das himbekommt, bekommt man 
es auch in der Praxis hin. Bis jetzt haben sich die Ergenisse von PSpice 
mit meinen Aufbauten immer ausreichend gut gedeckt.

Fazit:
KEINEN LM324 für diese Aufgabe nehmen.

Autor: Markus (Gast)
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>Die sache mit dem Elektronischen Schalter hab ich noch nicht kapiert
>oder redest du von einem Transistor? du kannst auch direkt das Signal in


Um das ganze mal etwas genauer zu umschreiben:

Ich habe einen 433MHz Sender, der am Handgelenk getragen wird. Dieser 
sendet auf Tastendruck.

Des weiteren habe ich einen 40kHz Sender, der an der Wand montiert ist.

Wenn nun der Armbandsender in Reichweite des 40kHz-Senders kommt, soll 
er senden, ohne dass der Armbandträger den Knopf betätigen muss.

Dazu ist im Gehäuse eine Spule || Kondensator eingebaut, welche das 
40Khz-Signal empfängt. In der gewünschten Entfernung, ab der der 433Mhz 
senden soll, habe ich eine Spannung von 1mVpp zur Verfügung. Dieses soll 
soweit verstärkt werden, dass ein FET durchschaltet (den Taster 
ersetzt.)


Gruß
Markus

Autor: geebee711 (Gast)
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Gainbandwidth Product > 40kHz * Gain
ist zu beachten. LVM722 von National ist auch gut. Sehr kleiner 
Rauschen.

Autor: Störfeld (Gast)
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@Henrik J.

Du hast den LM324 ins Gespräch gebracht! Jeder der Ahnung hat, weiss, 
daß der sich nur für DC-Anwendung eignet.

Und wer PSpice benötigt, um seine Schaltung im Vorraus zu testen, hat eh 
keine Ahnung von Elektronik.

Autor: Gerhard. (Gast)
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Warum nicht den Verstärker mit Hilfe eines Wien-Brücken Gliedes Resonant 
zu machen? Auf diese Weise ist auch das Rauschen weniger ausgrprägt.

Warum nicht eine PLL in der Art vom alten LM567 oder ähnlich verwenden?
Wenn die PLL anspricht, gibt der LM567 ein Schaltsignal aus, dass zur 
Einschaltung des 433Mhz Senders verwendet werden kann.

Ich weiss leider im Augenblick ob es eine stromsparende Schaltung 
ähnlich des 567 gibt, die noch bei 3V funktioniert.

Eine bessere Lösung ist vielleicht ein 74HC4046 PLL Derivat. Mit einem 
einfachen Vorverstärker ist der empfindlich genug um im Resonanzfall bei 
40KHz anzusprechen. Da ist VCO, Phasendetektor, und Lock Detector alles 
schon eingebaut. Bei 2V VDD hat er am Pin-14 150mV Empfindlickeit. So 
wenn man eine LC Resonanzschaltung mit JFET Opamp zur hochohmigen 
Isolation und Vorverstärkung nimmt müsste das auf Anhieb funktionieren. 
Da die LC Schaltung bei Resonanz schon eine Spannungüberhöhung hat, ist 
das Rauschproblem weniger kritisch. Da kriegt man also Verstärkung ohne 
Rauschen.

Gruss,
Gerhard

Autor: JÜrgen Grieshofer (Firma: 4CKnowLedge) (psicom) Benutzerseite
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Ich habe den OPV AD8605 nach den Kriterien aus der Tabelle von der 
Analog Homepage rausgesucht!
Ich kenne ihn selbst auch nicht, aber entspricht den Kriterien, die in 
diesem Fall zu erfüllen sind!

"Ausreichend" decken... in der elektronik mag das teilweise zutreffen! 
allerdings simuliere mal eine schön große regelung... Pspice rechnet das 
nach Formeln runter und fertig!

Autor: Henrik J. (Gast)
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@Störfeld
Rede mit der Hand weiter... Der Kopf hört nicht zu. Ich bin der Meinung, 
dass man OP Schaltungen sehr gut vorher mal simulieren kann, bevor man 
sie aufbaut. Kann ne Menge Zeit sparen.

Und wo ist das Problem, wenn PSpice das berechnet? Es soll ja nur 
aufzeigen, dass es grundsätzlich funktioniert. Die Details und andere 
Fehler (von z.B. grottigem Layout) müssen mit Sicherheit in der 
Schaltung gelöst werden.

Ich bin jedenfalls raus. Markus weiß jetzt, dass er nen OP nehmen muss 
und dafür bissel Geld investieren muss.

Autor: Störfeld (Gast)
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Na na Henrik J., erst unqualifiziert posten und sich dann verqnatscht 
verabschieden, tztz..

Nimm dir ein Beispiel an den Beiträgen von Gerhard. und JÜrgen G.

Autor: Henrik J. (Gast)
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Es bringt nichts mit dir zu reden. Was du gut kannst, ist sinnlos 
provozieren. Über den Rest kann ich nichts sagen... Ach warte... 
Unqualifiziert posten kann ich dir auch noch anlasten.

Autor: Chrisi (Gast)
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Es reicht ja auch nicht aus mit PSpice etwas zu simulieren. Entscheidend 
ist do WAS man simuliert, und damit meine ich nicht den Typ von OpAmp. 
Am Anfang einen schönen Bandpass und das Rauschen läßt sich prima 
reduzieren. Oder wie wäre es mit: Signal runtermischen auf 1kHz, dann 
sind die Anforderungen an die nachfolgenden Stufen geringer.

Ich will damit nur sagen, dass wenn jemand behauptet, er hätte es 
simuliert und es geht nicht, ich schlicht nicht glaube, dass er alle 
Lösungsansätze kennt und geprüft hat.

Wenn jemand den Unterschied zwischen Offset und Rauschen nicht kennt 
oder nicht weiss, wie man eine AC-Entkopplung durchführt, sollte der 
sich frühzeitiger aus der Diskussion ausklinken.

Sorry, hab heut' nen stressigen Tag :-)

Autor: JÜrgen Grieshofer (Firma: 4CKnowLedge) (psicom) Benutzerseite
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Bleiben wir lieber ONTOPIC!

Nicht streiten xP

Mein Vorschlag:

Eingang - vllt. nen Filter - Nicht-Invertierender Eingang - 
NI-Verstärker (mit dem OPV von Analog o.ä.) - und fertisch!


Du kannst natürlich das mit dem Filter teilweise ersparen, wenn du einen 
OPV wählst der ganz genau zu deiner gewünschten Verstärkung bei 40kHz 
passt!

Autor: Pavel Jong (Gast)
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Hat sich jemand schon mal den Pulsuhrempfänger aus der Artikelsammlung 
angesehen?

http://www.mikrocontroller.net/articles/Pulsuhremp...

Autor: Seff (Gast)
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Nein, das Filter braucht man um das Rauschen & sonstige Stoerquellen 
wegzumachen, Wenn man das Filter 1kHz schmal macht gewinnt man 
Rauschabstand. Man moechte das Nutzsignal ja mit der passenden 
Geschwindigkeit empfangen. Wenn das Nutzsignal langsamer sein kann, 
sollte man das filter enger machen, zB 100Hz, dann gewinnt man nochmals 
10dB.

Autor: JÜrgen Grieshofer (Firma: 4CKnowLedge) (psicom) Benutzerseite
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Was mir grad einfällt, das Problem am Filter, vor dem OPV wird sein, das 
man sich dadurch den Eingangswiderstand "zerstört"! Nach dem die 
Empfangsspule ja nicht all zu viel Leistung liefern kann ^^

Also ich würd eher drauf tippen, das ganze nach dem Verstärken zu 
killen...

Autor: Seff (Gast)
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Falls die Spule mit genuegend genauen Fertigungstoleranzen machbar ist, 
wuerde sich anbieten, die Spule mit einem Anpassglied aus L & C bereits 
als schmalbandiges Filter zu konzipieren. Dannkoennte man auch das 
Maximum an Leistung draus ziehen.

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