Ich möchte meinem AC-Signal (Rechtecksignal mit variierender Amplitude zwischen 50 mV und 500 mV bei 1 MHz) einen DC-Offset (1.65V) hinzufügen.
Anfangs hatte ich überlegt, das Signal einfach mit einem Spannungsteiler anzuheben. Allerdings denke ich, es ist sinnvoller, einen Addierer zu verwenden, um Eingangs- und Ausgangssignal sauber zu entkoppeln und mögliche Probleme durch die variierende Amplitude zu vermeiden.
Daher habe ich einen nichtinvertierenden Addierer aufgebaut, da ich keine zusätzliche negative Spannungsversorgung verwenden möchte.
Den benötigten Offset von 1,65 V erzeuge ich über einen Spannungsteiler. Damit die Offsetspannung stabil und möglichst rauscharm ist, habe ich zusätzlich einen Buffer eingebaut. Ohne R7 und C2 ist mir aufgefallen, dass es zu einem Effekt kommt, der vermutlich als „Ground Bounce“ ist. Woher könnte dieser Effekt kommen und wie kann man den Verhindern?
Ich bin mir jedoch unsicher, ob die Wahl des OpAmp für den Buffer optimal ist. Ich habe hauptsächlich auf einen möglichst rauscharmen OpAmp geachtet.
Macht die Schaltung grundsätzlich so Sinn oder könnte man sie noch optimieren?
Welche Eigenschaften sollte der Buffer für die Referenzspannung (Offset) idealerweise haben?
In der AC-Analyse sehe ich, dass der Buffer das Signal etwas dämpft – woher könnte dieser Effekt kommen?
Ich möchte meinem AC-Signal (Rechtecksignal mit variierender Amplitude
zwischen 50 mV und 500 mV bei 1 MHz) einen DC-Offset (1.65V) hinzufügen.
Anfangs hatte ich überlegt, das Signal einfach mit einem Spannungsteiler
anzuheben. Allerdings denke ich, es ist sinnvoller, einen Addierer zu
verwenden, um Eingangs- und Ausgangssignal sauber zu entkoppeln und
mögliche Probleme durch die variierende Amplitude zu vermeiden.
Es reicht ein RC-Hochpass mit DC-Offset. Sprich, ein 2:1 Spannungsteiler an 3,3V ergibt 1,65V, dort mittels 100nF Kondensator einkoppeln. Fertig.
Den benötigten Offset von 1,65 V erzeuge ich über einen Spannungsteiler.
Damit die Offsetspannung stabil und möglichst rauscharm ist, habe ich
zusätzlich einen Buffer eingebaut.
Ich bin mir jedoch unsicher, ob die Wahl des OpAmp für den Buffer
optimal ist.
Einen 108MHz GBW Opamp mit 100nF abzublocken ist jedenfalls begging for problems, spielt in der Simulation aber keine Rolle. Die 100 Ohm im feedback Spannungsteiler führen zu stark mit dem Signal schwankender Stromaufnahme die abgeblockt werden müssten.
Wenn du ein 1MHz Rechteck (wie in den Oszillogrammen) aber so verstärken willst, dass am Ausgang noch ein Rechteck raus kommt, ist der schon nötig.
Wenn du allerdings ein Eingangssignal aus einer niederohmigen Quelle hast, und das immer um 1MHz liegt, kannst du es ohne OpAmp mit einem Kondensator auf den im Verhältnis hochhomigen Spannungsteiler koppeln und hast gar keine Probleme mit OpAmp. Allerdings braucht die Kondensatorkopplung etwas bis das Ausgangssignal symmetrisch um 1.65V liegt. Und bei nur 1kHz gibt es Dachschrägen wegen Kondensatorumladung
Ground bounce gibt es nur in der Realität, nicht in der Simulation.
In der Realität wird ein gutes Platinenlayout erwartet.
Ohne R7 und C2 ist mir aufgefallen,
dass es zu einem Effekt kommt, der vermutlich als „Ground Bounce“ ist.
Nö, die Nadeln entstehen, weil der LMP7732 mit den 1MHz und 100 Ohm Last völlig überfordert ist.
Der C2 filtert die 1MHz weg, aber lädt sich um, was die Schräge im 2. Bild erklärt. Die VOS wird dann nur über 147 zu 100 Ohm addiert.
Die meisten OPVs mögen nur bis max 10mA belastet zu werden.
Die Referenz nochmal zu puffern, damit sie "rauscharm" wird. Der OPV ist
auch überflüssig. Es reicht ein oller RC-Hochpass.
Der Buffer ist vor allem da um die Referenzspannung nicht durch die Schaltung zu belasten und damit immer ein konstante Referenzspannung zu haben. Das Rauschen soll vom C6 abgefangen werden.
Der Buffer ist vor allem da um die Referenzspannung nicht durch die
Schaltung zu belasten
Das macht die passende Schaltung schon allein. Deine natürlich nicht, die ist aber auch maximal unsinnig.
und damit immer ein konstante Referenzspannung zu
haben. Das Rauschen soll vom C6 abgefangen werden.
Welches Rauschen? Die Simulation rausch sowieso nicht. Und in der Realität ist das auch nur ein einfacher Tiefpaß.
Ich habe jetzt mal versucht eure Vorschläge umzusetzen und die
Simulation sieht jetzt recht sauber aus. Könnte das so funktionieren?
Einen OPV als Puffer für das Signal braucht man nur, wenn die Quelle zu schwach ist. Und wenn man den nutzt, dann einfach als Spannungsfolger mit AC-Kopplung am Eingang. Spring, man legt den Spannungsteiler R5/R6 direkt an den nichtinvertierenden Eingang von U3 und koppelt mittels 100nF das Signal ein. U3 beschaltet man dann als einfachen Spannungsfolger. Fertig.
GroundBounce.PNG
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AC_Analysis.PNG
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Schaltung_Addierer.PNG
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