Hallo,
Ich versuche gerade einen Op als Impedanzwandler zu verschalten. Im
prinzip ist das ja auch kein Problem, einfach den Ausgang des OP mit dem
invertierenden Eingang verbinden und am nichtinvertierenden Eingang eine
Spannung anlegen.... doch leider funktioniert bei mir die Theorie in der
Praxis nicht. Ich benutze einen 4558C und ich messe am Ausgang leider
immer nur etwa 4,4V obwohl der positive Eingang an masse liegt. Die
Schalung ist wie beschrieben aufgebaut. Als Spannungsversorgung nutze
ich eine unsemetrische Spannung von 5V. Kann es sein das dass Problem an
der unsemetrischen Spannungsversorgung liegt? Mit einem OP vom Typ LF
357 hat ich das selbe Problem. Auch andere Schaltungen(Invertierende und
Nichtinvertierende Grundschaltung) haben den selben effekt. Ich messe am
Ausgang immer ungefähr die Betriebsspannung. Ich danke für die Hilfe
Gruß Thommey
> Ich benutze einen 4558C und ich messe am Ausgang leider> immer nur etwa 4,4V obwohl der positive Eingang an masse liegt.
Der Gleichtaktbereich vom 4558 geht nicht bis an -Ub.
D.h. bei dir nicht bis GND, wenn -Ub = GND.
Beim LF357 ist es noch schlimmer....
Mit einem LM324 könnte es besser klappen.
Stichwort: Rail-To-Rail Input / R2R-Opamp
> unsemetrische Spannung von 5V
Eine unsymmetrische Spannung von 5V ist für den 4558 zu wenig.
Das steht aber im Datenblatt....
Welche angabe im Datenblaat gibt den auskunft über die minimal
erforderliche unsemetrische spannung?
>Der Gleichtaktbereich vom 4558 geht nicht bis an -Ub.>D.h. bei dir nicht bis GND, wenn -Ub = GND.
Mir ist klar das Ich bei einem normalen Op niemals Exact die Grenzen
+-Ub erreichen kann. Dafür gibt es ja halt die Rail-to-Rail amps. Doch
ich messe ja leider immer, egal wie der OP beschaltet wird, auch bei
erhöhung der Betriebsspannung bis auf 15V, eine Ausgangsspannung in
größenordnung der Betriebspannung +Ub(Nicht inverteirender Eingang liegt
an masse also müsste ich ja in etwa eine Spannung von 0V Messen)
Danke schön
Gruß Thommey
Thommey,
probier's doch mal mit einer symmetrischen Spannung von +-5V und nicht
mit einer unsemetrischen Spannung!
Servus,
Helmut.
btw: ich kenne nur metrische Maße, was unse-metrische Spannungen sind,
entzieht sich leider meiner Kenntnis ;-)
Eine Symetrische Versorgung zu verwenden ist leider keine Lösung. Ich
habe in meiner Applikation nur eine unsymetrische Spannungsversorgung.
Ich sehe halt leider nicht wo daran der fehler liegt? Gibt es OPs die
nur symetrisch laufen? Mit einem AD820an(rail to rail) funktioniert die
schaltung super nur mit den low cost typen halt irgendwie nicht.
Vieleicht hat ja noch einer nen guten tip. Gruß Thommey
> Mit einem AD820an (rail to rail) funktioniert...
Ja, Gleichtaktbereich geht bis an die Versorgungsspannung und unter GND.
Im DB: "Input voltage range extends below ground"
> Mir ist klar das Ich bei einem normalen Op niemals Exact die Grenzen> +-Ub erreichen kann.
Mir scheint, du verwechselt Ein- und Ausgänge??
Vollkommen klar, das bei 5V Vcc nur 4,xx rauskommen.
Ich habe nur von den Eingängen gesprochen. Du darfst mit den
Eingängen nicht zu nah an die Versorgungsspannung kommen. Das heißt im
Datenblatt Gleichtaktbereich der Eingänge (common mode range). Und
wenn du eine Versorgung mit GND und 12V hast, mußt du mit den
Eingängen von GND und 12V wegbleiben.
In der Realität und mit dem 4558 hiesst das: mit einer Versorgung von
12V und GND kannst du an den Eingängen eine Spannung von ca. 1,5 bis
10,5 V anlegen. Dann funktioniert er noch.
> Welche angabe im Datenblaat gibt den auskunft über die minimal> erforderliche unsemetrische spannung?
Differenz zwischen +Ubmin und -Ubmin.
Beim 4558 sind das +5V - -5V = 10V.
> unsymetrische
gleich haben wirs, jetzt fehlt nur noch das zweite m:
unsymmetrische ;-)
>ich messe ja leider immer, egal wie der OP beschaltet wird, auch bei>erhöhung der Betriebsspannung bis auf 15V, eine Ausgangsspannung in>größenordnung der Betriebspannung +Ub(Nicht inverteirender Eingang liegt>an masse also müsste ich ja in etwa eine Spannung von 0V Messen)
also bei 15V sollte er schon gehen. Allerdings ist trotzdem undefiniert,
was bei Ue=0V passiert. Könnte ja sein, daß der ein bißchen anfällig für
solche Konditionen ist, und ins "Trudeln" gerät. Sprich intern interne
pn-Übergänge (z.B. Collector-Basis), die sonst immer sperren, werden
plötzlich leitend, und bewirken plötzlich das Gegenteil, wenn die
Spannung in ein Extrem geht, d.h. aus Gegenkopplung wird plötzlich
mitkopplung oder sonst was (ich glaube der 723 oder sowas war mal
anfällig dafür, sicherlich auch noch einige andere). Deswegen hier die
Devise:eine gültige Spannung mal anlegen, also irgendwo in der Mitte mit
einem Spannungsteiler.
Wenn nur Stromversorgung 'Single Supply' vorhanden ist,
muss der OpAmp auch dafür ausgelegt sein - wie bereits gesagt wurde.
Also z.B. TS912 (2fach) oder TS914 (4fach) OpAmp
Das sind Rail to Rail Typen und gelten noch als Low-Cost.
> also bei 15V sollte er schon gehen.
Der OP-Amp wird mit +Vcc=15V und -Vcc=GND sehr gut funktionieren.
Allerdings muss auch der Rest des Datenblatts beachtet werden.
> Allerdings ist trotzdem undefiniert, was bei Ue=0V passiert.> Könnte ja sein, daß der ein bißchen anfällig für> solche Konditionen ist, und ins "Trudeln" gerät.
Der könnte nicht nur ein wenig anfällig für solche Konditionen sein. Der
ist anfällig für Konditionen, bei denen eine der Eingangsspannungen auch
nur in die Nähe der Versorgungsspannungen kommt. Und genauso steht es im
Datenblatt.
> Wenn nur Stromversorgung 'Single Supply' vorhanden ist,> muss der OpAmp auch dafür ausgelegt sein - wie bereits gesagt wurde.
Nein, wenn ich nur z.B. 9V habe, und ein Audio-Signal von 10mVss auf
2Vss verstärken will, dann geht das ohne Probleme. Das wird z.B. in den
historischen Bodentretern für Gitarristen recht erfolgreich so gemacht.
Wenn ich aber z.B. den Spannungsabfall über einen Strommesswiderstand,
der an Masse hängt, verstärken will, dann geht das mit unipolarer
Versorgung bei solchen Veteranen wie 741 oder 4558 schief.
Hallo,
der LF357 ist nicht vollständig frequenzkompensiert. D.h. Bei der
Verstärkung 1 (Ohne Gegenkoppung),hat er nicht 90 Grad Phasendrehung,
sondern mehr. Also kann man nicht den oben beschriebenen Spannungsfolger
realisieren.
Lösungen:
Vorher 1:10 abschwächen, dann mit Faktor 10 verstärken.
Hallo Thommey,
> Eine Symetrische Versorgung zu verwenden ist leider keine Lösung. Ich> habe in meiner Applikation nur eine unsymetrische Spannungsversorgung.> Ich sehe halt leider nicht wo daran der fehler liegt? Gibt es OPs die> nur symetrisch laufen? Mit einem AD820an(rail to rail) funktioniert die> schaltung super nur mit den low cost typen halt irgendwie nicht.> Vieleicht hat ja noch einer nen guten tip. Gruß Thommey
ich kenne das Sensorsignal nicht genau.
Aber vielfach gibt es die Möglichkeit, die Ausgangsspannung des OPV
mithilfe einer Addier- bzw. Subtrahierschaltung in den gewünschten
Bereich anzuheben.
Kannst Du dazu genauere Angaben machen (Spannungsversorgung OPV,
Aussteuerbereich des Sensorsignals, gewünschter Eingangswiderstand der
Verstärkerschaltung, Frequenzbereich)?
Wenn Du auf die DC-Charakteristik verzichten kannst, gibt's evtl. ganz
einfache Lösungen.
Gruß,
Michael
Also beim 4558 ist die Input Common Voltage Range bei Vcc 15 V mit 12 V
angegeben. Daraus könnte man schließen, dass man mindestens 3 V weit weg
sein muss von der Versorgungsspannung. Bei 5V wird es da ziemlich eng.
Beim LF355 schaut es ähnlich aus, da darf Uein zwischen +Vcc und -Vcc+3
V liegen bei einer symmetrischen Versorgung von 30 Vss.
Auch bei diesem Posting schient einigen das Wissen über die generelle
Funktionsweise eines OpAmps abhanden gekommen zu sein!
- Fakt [1] ist, daß es OpAmps (bis auf einige wenige sehr seltene
'unrühmliche' Ausnahmen) egal ist, ob sie an unipolarer oder bipolarer
Betriebsspannungs betrieben werden. Sobald an dem OpAmp nur zwei
Versorgungsspannungsanschlüsse vorhanden sind (Vss und Vdd, oder wie
auch immer sie im Datenblatt heißen mögen), gibt es somit nur einen Pin
an dem ein positiveres (Versorgungsspannungs-)Potential gegenüber dem
anderen Pin angelegt werden muß. Wo diese Werte absolut liegen ist dem
OpAmp egal. Beim Anlegen von Spannungen an die Eingänge gilt es dann nur
die Grenzwerte, laut Datenblatt, in Relation zu seinen
Versorgungsspannungspotentialen einzuhalten.
- Fakt [2] ist, daß auch Rail-to-Rail-Typen nicht exakt bis ihrer
Versorgungsspannung aussteuern können, auch wenn Ihre Eingangsstufe voll
Rail-to-Rail-Fähig wäre (was es ja durchaus gibt).
Kommen wir nun dazu, warum die von "Thommey" 'publizierte' Schaltung
vmtl. nicht funktioniert.
Dazu bringe ich (immer wieder gerne) einen der Merksätze zu OpAmps zum
Besten: Ein OpAmp versucht seinen Ausgang immer so zu steuern, daß die
Differenzspannung zwischen dem (+)- und (-)-Eingang zu Null wird.
Wenn, wie im vorliegenden Fall der OpAmp als nicht-invertierender Buffer
beschaltet ist (Ausgang mit dem (-)-Eingang verbunden) und den
(+)-Eingang auf GND legt, versucht der OpAmp den Ausgang so zu treiben,
daß sich auch am (-)-Eingang 0V einstellen. Das dies nicht funktionieren
wird, belegt schon Fakt [2]. Da Der Ausgang aber nicht in Richtung 0V
schwingt, sondern wie von "Thommey" beobachtet auf etwa 4,4V liegt
einfach an der Eigenheit des 4558, der sich erst ab einer
Versorgungsspannung von +/-4V (also 8V) wohl fühlt - sowohl NEC als auch
JRC geben dies im Datenblatt an. Darunter (bei unipoar 5V eben) ist die
ordnungsgemäße Funktion nicht (immer) gegeben und er kann alles mögliche
machen - und sich eben in Grenzfällen auch recht merkwürdig verhalten!!!
Grund dafür ist z.B. das interne Stromquellen für die unterschiedlichen
Stages nicht mehr den korrekten Strom liefern und der Arbeitspunkt der
betroffenen Stufe damit völlig danebenliegt, usw.
@ Raimund Rabe (corvuscorax)
> auch wenn Ihre Eingangsstufe voll> Rail-to-Rail-Fähig wäre (was es ja durchaus gibt)
Es gibt sogar OP-Amps, deren Gleichtaktbereich bis (weit) über die
Versorgungsspannungsgrenzen hinausgeht.
Selbst nach einer
> Erhöhung der Betriebsspannung bis auf 15V (lt. Thommey)
geht es noch nicht, weil er den
> positiven Eingang an Masse legt (lt. Thommey)
Also hat er die Gleichtaktbereichsgrenzen verletzt, denn die Eingänge
des OP-Amps (4558) müssen mindestens 3V von den Versorgungsspannungen
weg bleiben. Und wenn die Versorgung 0V und 15V ist, dann dürfen sich
die Eingänge nur zwischen 3V und 12V bewegen.
Hallo und sorry wenn ich mich hir einklinke..
Ich brauche für folgende Schaltung einen Ersatz-OP (den LM-107 gibt es
nicht mehr)
http://antiqueradios.com/gallery/d/78640-1/LM338.png
Nun wollte ich einen 741 nehmen, aber angeblich soll das nicht
funktionieren wegen der symetrischen Versorgungsspannung?
Ich dachte (wie hier geschrieben) es ist dem OP-AMP egal ob +-, oder nur
+?
Was meint ihr?
(Und welchen OP-Amp könnte ich nehmen?)
Besten Dank ...
> Ich dachte es ist dem OP-AMP egal ob +-, oder nur +?
Es kommt hier immer auf die Grenzbedingungen an. Wenn du schön in der
Mitte zwischen den Versorgungsgrenzen bleibst (sowohl bei den Eingängen
wie auch den Ausgängen) stimmt das schon. Wenn du aber an die Grenzen
gehst, wie mit der Eingangsspannung in dieser Schaltung (die ist gleich
Vcc am +Eingang), dann fällt der Opa 741 aus dem Rennen.
Der "Input Voltage Range" für den 107 ist bei Vcc= 15V nämlich auch 15V.
Der kann also Signalspannungen bis zum positiven Rail
(=Versorgungsschiene) verarbeiten.
Der 741 verträgt bei Vcc=15V nur knapp 13V an den Eingängen.
Du brauchst für diese Schaltung also einen OpAmp mit R2R Eingängen,
mindestens aber für die positive Eingangsspannung. Aber da ist die Luft
erstaunlich dünn, d.h. du hast wenig Auswahl...
http://www.mikrocontroller.net/articles/Standardbauelemente#Operationsverstärker
Eine Möglichkeit wäre der LF356
Hallo Lothar,
erstmal vielen Dank für deine Antwort ...
(ich muss mich hier doch einmal richtig anmelden)
Ich konnte es nicht abwarten (da mein Küchentisch seit 2 Tagen mit
dieser Schaltung blockert ist), und habe mir einen CA3140 gekauft der
laut Datenblatt auch für asymetrische Versorgungsspannungen ausgelegt
ist.
Ob der R2R ist, kann ich nicht sagen...
Jedenfalls funktionierte meine Schaltung mit dem hier angepriesenen
CA3149 leider gar nicht! :( :(
(Der LM338 der mit seinem ADJ an dem OPA hing, sah sich lieder genötigt
seinen Output auf VCC (28V) zu ziehen, wobei dann R1 etwas sehr warm
wurde und fast verstorben wäre .. (R2 war auf 0 Ohm)
Nach Kontrolle der Schaltung (es lag kein Verdrahtungsfehler vor) habe
ich aus meiner Kleinteilekiste einen 741 eingesetzt .. und die Schaltung
funktionierte damit :)
Nur das das Regelverhalten der Schaltung nicht 100% zu sein scheint, da
die Ausgangspannung um .2V -.4V abfällt wenn sie mit einigen Ampere
belastet wird.
Ich werde deshalb den von dir vorgeschlagenen Typ (LF356) testen ..
Besten Dank und bis demnächst hier :)
bei dem ganzen symmetrische/asymmetrische spannungsversorgung drängt
sich ein gedankenspiel auf: wenn z.b. ein impedanzwandler asymmetrisch
versorgt wird (also z.b. -3v und +12v), woher soll der opamp wissen,
dass er asymmetrisch versorgt wird? die versorgungsspannung ist doch nur
wichtig, wenn die eingangsspannung so nahe an die versorgungsspannung
kommt, dass der opamp nicht mehr verstärken kann und dementsprechend der
ausgang begrenzt wird.
> CA3140> Ob der R2R ist, kann ich nicht sagen...
Isser nicht. Lediglich der Eingangsbereich geht sogar unter die negative
Versorgungsspannung:
1
VSUPPLY = ±15V
2
Common Mode Input Voltage Range VICR -15.5 to +12.5 V
Und die Ausgangsspannung geht auch nur bis fast an die negative Schiene:
1
VSUPPLY = ±15V
2
Max Output Voltage VOM+ +13 V VOM- -14.4 V
Am oberen Ende (positives Rail), das du in deiner Schaltung brauchst,
ist der CA3140 absolut untauglich.
> einen 741 eingesetzt .. und die Schaltung funktionierte damit :)
Glück gehabt :-D
Der Laie staunt und der Fachmann wundert sich. Denn eigentlich sollte
der am "Common Mode Input Voltage Range" von ±12V bei Vsupply=±15V
scheitern...
So ... ich habe jetzt noch einmal den LF356 eingesetzt.
Die Schaltung arbeitet damit genauso, wie mit meinem treuen 741 aus der
Kleinteilekiste.
:)
Der 741 macht laut Datenblatt am Ausgang bis +- 14V
Der LF356 dagegen nur +- 13V
Tja .... :)
>woher soll der opamp wissen,>dass er asymmetrisch versorgt wird?
Das weiß er auch nicht und es ist ihm auch völlig egal - solange Eingang
und Ausgang mindestens soweit von den Versorgungsgrenzen weg sind, wie
es im DB spezifiziert ist.
Hab mit Interesse eure Beiträge gelesen.
Versuche mich gerade mit einer Photodiode(Ir Led) an einem AD548.
Man hat ja mal gelernt, dass eine Led im dritten Quadranten betrieben,
durchaus als Spannungsqelle betrieben werden kann.
( Muss ja mit very low cost auskommen. )
Der Op macht aber gar nicht das was er soll.
Meine Spannungsversorgung ist unsymetrisch.
Raimund schrieb:
"Dazu bringe ich (immer wieder gerne) einen der Merksätze zu OpAmps zum
Besten: Ein OpAmp versucht seinen Ausgang immer so zu steuern, daß die
Differenzspannung zwischen dem (+)- und (-)-Eingang zu Null wird.
Daraus folgt nach einigem Überlegen..
Bei unsymetrischer Ub strebt der Ausgang nicht etwa gegen 0 Volt sondern
nach 1/2 Ub bei einer Differenzspannung von 0 Volt zwischen dem Plus und
Minus Eingang.
Gruss,
Thomas Schmitz.
> Bei unsymetrischer Ub strebt der Ausgang nicht etwa gegen 0 Volt sondern> nach 1/2 Ub bei einer Differenzspannung von 0 Volt zwischen dem Plus und> Minus Eingang.
Nein, der Ausgang strebt (solange der OpAmp regelt) genau dorthin, wo er
hinmuß, damit zwischen den Eingängen eine Spannungsdifferenz von 0V ist.
Und diese Spannung hat nur selten was mit Ub/2 zu tun... :-/
Dieses unausrottbare Missverständnis ist wahrscheinlich für 90% des
Umsatzes mit DC/DC-Wandlern und Ladungspumpen-ICs im privaten Bereich
verantwortlich.
