Hallo zusammen,
aktuelle Situtation :
ich möchte gerne eine Filter für mein Rechtecksignal benutzten. Dieser
Filter soll eine Störung glätten. Das filtrierte Signal soll dann auch
verstärkt werden.
Ich habe ein Tiefpassfilter erster Ordnung benutzt. Zuerst habe ich eine
Verstärkung von 1 gebastelt. Nur um zuschauen was für ein OUTPUT Signal
von OPV rauskommt.
Ich habe ein Spannung bei off 16 mV und bei ON 29mV --> was am RC liegt
Durch den Filter habe ich bei OPV 1OUT eine Signal bei OFF bei 76mV und
ON 83,2mV
Meine Frage ist warum sich das Spannung nach oben verschoben?
Wilfried W Wurstbrot schrieb:> Weil die Verstärkung nicht 1 ist.
Kannst du es mir bitte erklären
ich habe ein nicht-invertierenden Verstärker verwendet
Bea F. schrieb:> Meine Frage ist warum sich das Spannung nach oben verschoben?
Ist deine Frage, warum aus dem Rechtecksignal ein Dreiecksignal wird,
das nur im positiven Bereich ist?
Bartosz B. schrieb:> Ist deine Frage, warum aus dem Rechtecksignal ein Dreiecksignal wird,> das nur im positiven Bereich ist?
Nein, warum sich das Signal nach oben Vorschoben hat. obwohl ich eine
Verstärkung von 1 habe.
Ich habe es in LTspice mal simuliert, dass eigentlich sollte es sich
nicht nach oben verschieben.
Hat das was mit den ausgewählten OPV zutun?
Wilfried W Wurstbrot schrieb:> Weil die Verstärkung nicht 1 ist.
Was denn sonst?
Erst einmal die Frage, welche Versorgungsspannung liegt an?
Wie gross ist R2?
Wenn Du Gleichspannungen exakt verstärken möchtest, dann sollte man auch
eine symmetrische Versorgung mit z.B. +5V und -5V vorsehen. Ist aber
hier in Deinem ersten Test nicht nötig.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tle2142.pdf
Laut Datenblatt steht:
"Inputs can operate between VCC− −0.3 to VCC+ −1.8 V". Demnach müßten
für den OPV, auch wenn VCC- auf Masse liegt, noch -0,3 V zulässig sein.
"The all-npn output stage providesa nearly rail-to-rail output swing of
VCC− −0.1 to VCC+ −1 V under light current-loading conditions."
Auch der Output müßte bei asymmerischer Versorgung in diesen niedrigen
Spannungsbereichen noch vernünftig arbeiten.
Der Offset liegt bei 150µV. Kann man in diesem Fall auch vergessen.
Dann stellt sich die Frage: wie hast Du die Spannungen gemessen?
Hast Du auf einem Steckbrett getestet? Die haben gerne mal schlechte
Kontakte.
Wie gesagt, dieser OPV sollte so eigentlich korrekt arbeiten.
mfg Klaus
Bea F. schrieb:> Ich habe es in LTspice mal simuliert, dass eigentlich sollte es sich> nicht nach oben verschieben.
Oh! Dann stelle bitte das ASC-File hier herein. So kann man gleich mehr
sehen.
mfg Klaus
Klaus R. schrieb:> Erst einmal die Frage, welche Versorgungsspannung liegt an?> Wie gross ist R2?
Durch ein Generator gebe ich die Versorgungsspannung an. Es liegt ein
Rechteckimpuls mit high level 0,034 V und Low level bei 0,02 V an.
R2 = 100 k Ohm
C11 = 100 nF
Die Schaltung habe ich an einer Leiterplatte gelötet.
Laut Datenblatt ist VOL typ. GND+75mV bei 150µA Last (Seite 10 Mitte).
Bei offenem Ausgang fehlt die Angabe - aber ganz auf GND kommt der eben
nicht.
Außer der OPV ist bipolar versorgt. Dann ist das nicht der Grund.
ich habe mal ein Oszi Bild angehängt. Vielleicht kann man mein Problem
besser nachvollziehen ?
Das Signal mit der Störung kommt vom Generator. Und das grüne Signal ist
das Output vom OPV.
Und hier aus irgendeinem Grund kann man sehen dass das Signal sich nach
höhere Spannung aufweist.?
Bea F. schrieb:> Und hier aus irgendeinem Grund kann man sehen dass das Signal sich nach> höhere Spannung aufweist.?
Verorgst du nun den OPV bipolar oder nur unipolar?
Falls letzteres, dann mach das mal bipolar und du wirst vermutlich das
gewünschte Ergebnis bekommen.
Wenn man wie hier nur Masse und +5V als Versorgung hat, dann ist es kein
Wunder, dass man am Ausgang in der Nähe von 0V nichts vernünftiges
herausbekommt.
Bea F. schrieb:> Durch ein Generator gebe ich die Versorgungsspannung an. Es liegt ein> Rechteckimpuls mit high level 0,034 V und Low level bei 0,02 V an.
Du wurdest nach der VERSORGUNGSspannung gefragt.
Was Du da oben angibst, lies sich eher nach der EINGANGSspannung.
Nun bitte noch dies beachten:
Bea F. schrieb:> Ich habe es in LTspice mal simuliert, ...Klaus R. schrieb:> Oh! Dann stelle bitte das ASC-File hier herein. So kann man gleich mehr> sehen.
Wenn Du in Zukunft eine Frage stellst, wieso nicht einfach gleich alle
relevanten Fakten posten, statt etliche Gegenfragen abzuwarten?
Ein vollständiger Schaltplan und wenn Du schon simuliert hast, das
asc-File wären schon schön gewesen. ;)
Du hast das Signal von der Quelle und das Signal am OP-Ausgang gemessen.
Dann messe das Signal am Kondensator (nach dem Widerstand 100). Dann
läßt sich die Ursache erst besser einkreisen.
Dieter schrieb:> Dann messe das Signal am Kondensator (nach dem Widerstand 100). Dann> läßt sich die Ursache erst besser einkreisen.
Das Signal am Kondensator liegt ca. so groß wie mein OPV Output. Also
kann man daraus schließen das der Widerstand die Erhöhung der Spannung
verursacht. Warum?
Bea F. schrieb:> R2 = 100 k Ohm> C11 = 100 nF
Warum zeichnest du im Schaltplan andere Werte als du tatsächlich
verwendest?
Im Vorgängerthread hattest du noch von einer erlaubten Flankensteilheit
von 100µs gesprochen (später von 1ms).
Beitrag "RC Filter zu langsam"
Inzwischen bist du bei einer Anstiegszeit von >20ms angelangt.
Dass die evtl. eine negative Versorgung brauchst, wurde schon mehrfach
angemerkt.
Ansonsten bewirkt der input-bias Strom deines OPV (ca. 1µA) an den
100kOhm von R2 eine Spannungsverschiebung von rund 100mV - kommt also
gut mit deiner Beobachtung hin.
Bea F. schrieb:> Also> kann man daraus schließen das der Widerstand die Erhöhung der Spannung> verursacht. Warum?
Genau. Der Parameter im Datenblatt heißt input bias current.
Achim S. schrieb:> Ansonsten bewirkt der input-bias Strom deines OPV (ca. 1µA) an den> 100kOhm von R2 eine Spannungsverschiebung von rund 100mV - kommt also> gut mit deiner Beobachtung hin.
Sehr richtig. Der Bias-Strom kann aber leicht mit einem gleichgroßen
Widerstand vor dem invertierenden Eingang (1IN-) kompensiert werden.
Also: Eine negative Versorgungsspannung an VCC- und der zusätzliche
Widerstand werden die Ergebnisse sehr viel besser aussehen lassen.
Achim S. schrieb:> Ansonsten bewirkt der input-bias Strom deines OPV (ca. 1µA) an den> 100kOhm von R2 eine Spannungsverschiebung von rund 100mV - kommt also> gut mit deiner Beobachtung hin.
Okay, vielen Dank für die Hilfe
An euch allen
Yalu X. schrieb:> Der Bias-Strom kann aber leicht mit einem gleichgroßen> Widerstand vor dem invertierenden Eingang (1IN-) kompensiert werden.
ich werde es versuchen. Danke
Klaus R. schrieb:> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tle2142.pdf>> Laut Datenblatt steht:> "Inputs can operate between VCC− −0.3 to VCC+ −1.8 V". Demnach müßten> für den OPV, auch wenn VCC- auf Masse liegt, noch -0,3 V zulässig sein.>> "The all-npn output stage providesa nearly rail-to-rail output swing of> VCC− −0.1 to VCC+ −1 V under light current-loading conditions."> Auch der Output müßte bei asymmerischer Versorgung in diesen niedrigen> Spannungsbereichen noch vernünftig arbeiten.Kastanie schrieb:> Laut Datenblatt ist VOL typ. GND+75mV bei 150µA Last (Seite 10 Mitte).>> Bei offenem Ausgang fehlt die Angabe - aber ganz auf GND kommt der eben> nicht.
Kastanie hat es richtig erkannt. In der Tat stehen auf Seite 10 die
Daten des OPV für eine einfache Spannungsversorung mit +5V und GND. Das
hatte ich in all den Varianten zwar gesucht, aber übersehen.
Im Datenblatt steht: "Inputs can operate between VCC− −0.3 to VCC+ −1.8
V".
Damit ist aber nicht der Sonderfall VCC- = GND (Masse) gemeint!
(0V -0,3V) sind eben -0,3V, aber das gilt offensichtlich nur für (VCC-
kleiner 0V).
Ist VCC- = 0V, dann gilt mathematisch: VCC- +0,3V = +0,3V.
Kurz gesagt, bei
VCC- = 0V und VCC+ = 5V
arbeiten die Inputs im Bereich
ab +0,3V bis 3,2V
oder bei
VCC- = 0V und VCC+ = 18V
arbeiten die Inputs im Bereich
ab +0,3V bis 16,2V
Deswegen sagte ich zu Beginn als Warnhinweis:
Klaus R. schrieb:> Wenn Du Gleichspannungen exakt verstärken möchtest, dann sollte man auch> eine symmetrische Versorgung mit z.B. +5V und -5V vorsehen.
Ansonsten muß man mit einer sogenannten virtuellen Masse arbeiten um
Verzerrungen oder andere Schmutzeffekte zu vermeiden. Also in der
Simulation bitte sofort immer mit z.B. +5V und -5V oder es wird unnötig
kompliziert.
Klaus R. schrieb:> Bea F. schrieb:>> Ich habe es in LTspice mal simuliert, dass eigentlich sollte es sich>> nicht nach oben verschieben.>> Oh! Dann stelle bitte das ASC-File hier herein. So kann man gleich mehr> sehen.
Die Simulationsdatei mit Endung ASC wäre trotzdem noch interessant. Den
TLE2142 kennt LTspice nicht. Du musst da wohl das Modell von TI
verwendet haben. Und dies ist auch noch in LTspice einzubinden.
Also bitte mal <DATEI>.ASC hier im Forum anhängen und ggf. das Modell
für den TLE2142.
mfg klaus
Klaus R. schrieb:> Im Datenblatt steht: "Inputs can operate between VCC− −0.3 to VCC+ −1.8> V".>> ...>> Kurz gesagt, bei>> VCC- = 0V und VCC+ = 5V> arbeiten die Inputs im Bereich> ab +0,3V bis 3,2V
Nein, das Datenblatt meint es schon so, wie es geschrieben steht.
Für VCC− = 0 ist VCC− −0.3 = −0.3V. Die Eingangsspannung darf also
leicht unterhalb des negativen Rails liegen. Erst wenn sie noch weiter
in den negativen Bereich fällt, so dass die CB-Stecke des zuständigen
Eingangstransistors leitend wird, reagiert der Opamp mit Phase-Reversal,
was man natürlich vermeiden möchte.
Nur nützt dieser ins Negative erweiterte Eingangsspannungsbereich im
konkreten Fall nichts, da der Ausgang immer ein Stückchen oberhalb des
negativen Rails bleibt. Um die gewünschten 0V am Ausgang zu erreichen,
kommt also nicht umhin, das negative Rail in den negativen Bereich zu
verschieben.
Hänge einen Widerstand vom Ausgang des Opamp nach GND,
damit kannst du dem Opamp etwas unter die Arme greifen,
damit er auf GND runterkommt.
1k - 5 k sollten OK sein.
Yalu X. schrieb:>> Kurz gesagt, bei>>>> VCC- = 0V und VCC+ = 5V>> arbeiten die Inputs im Bereich>> ab +0,3V bis 3,2V>> Nein, das Datenblatt meint es schon so, wie es geschrieben steht.>> Für VCC− = 0 ist VCC− −0.3 = −0.3V. Die Eingangsspannung darf also> leicht unterhalb des negativen Rails liegen.
Das wäre ja gut, für den Input. Nur mathematisch betrachtet wäre
Vcc- = -1V dann -1V -0,3V = -0,7V
Deswegen habe ich mich am Datenblatt orientiert. Für den Output gilt:
Seite 10, Low-level output voltage @ IOL = 1,5mA typisch 150mV
"The all-npn output stage providesa nearly rail-to-rail output swing of
VCC− −0.1 to VCC+ −1 V under light current-loading conditions."
Dann wäre (VCC− −0.1) = +100mV
Das ist echt verrückt. Und den Simulationsmodellen kann man in dieser
Beziehung auch nicht zu 100% trauen.
Um all diesen Unsicherheiten aus dem Wege zu gehen verwendet man einfach
eine symmetrische Versorgung. Hat man die nicht in der Realität, dann
muß man eine virtuellen Masse verwenden. Nur dann wird eben eine
Gleichspannungsverstärkung eine interessante Rechenaufgabe, die gerne in
Prüfungsaufgaben gestellt wird.
mfg Klaus
Klaus R. schrieb:> "The all-npn output stage providesa nearly rail-to-rail output swing of> VCC− −0.1 to VCC+ −1 V under light current-loading conditions."
Das scheint ein Druckfehler zu sein und sollte wohl
1
VCC− +0.1 to VCC+ −1 V
2
^
heißen. Nur dann passt dieser Satz zu den Tabelleneinträgen.
Das ist schon richtig so im Datenblatt angegeben,
und hat nichts mit der üblichen Mathematik zu tun.
Da ist der Abstand zu der Versorgung gemeint.
Wenn der Abstand negativ ist, dann darf der Eingang
auch ausserhalb der Versorgung liegen.
Udo K. schrieb:> Wenn der Abstand negativ ist, dann darf der Eingang> auch ausserhalb der Versorgung liegen
bei der Spezifikation der Eingänge ist alles okay. Der Druckfehler ist
bei der Angabe zu den Ausgängen - die können sicher nicht jenseits der
rails treiben.
Auch bei der Spezifikation der Ausgänge ist alles OK.
Jedenfalls bei dem Datenblatt aus dem Link weiter oben,
das ich mir angeschaut habe.
Aber egal, so wichtig ist das glaube ich nicht.
Udo K. schrieb:> Auch bei der Spezifikation der Ausgänge ist alles OK.
Bei den Specs ja, bei der Übersichtsbeschreibung auf der Frontseite
nein.
"Inputs canoperate between VCC− −0.3 to VCC +− 1.8 V without inducing
phase reversal"
Die Angabe bedeutet, dass die Eingänge bis 300mV unter VCC- gehen können
(also bis -300mV wenn VCC- auf GND liegt). Das ist korrekt und stimmt
mit der Angabe bei den Specs überein.
"The all-npn output stage providesa nearly rail-to-rail output swing of
VCC− −0.1 to VCC +− 1 V under light current-loading conditions."
Diese Angabe würde nach der gleichen Logik bedeuten, dass die Ausgänge
bis 100mV unterhalb VCC- treiben können - also bis -100mV, wenn VCC- auf
GND liegt. Das ist eindeutig nicht der Fall ist und im Widerspruch zu
der Spezifikationsseite.
Wie Yalu oben beschrieben hat passt alles, wenn man den Druckfehler
korrigiert.
Yalu X. schrieb:> Das scheint ein Druckfehler zu sein und sollte wohl> VCC− +0.1 to VCC+ −1 V
Schon im Bildchen des Ausgangspost ist zu sehen, dass der TO den OP ohne
negative Versorgungsspannung betreibt. Und damit hat er eben, selbst bei
den R-T-R-Typen, keine "Null" am Ausgang. Damit ist doch alles gesagt!
Ob der geringe Offset in der Folgeschaltung nun stört oder nicht oder ob
man ihn wie klein kriegen müßte, dass er nicht mehr stört, weiss allein
der TO :-)
Gruß Rainer
Wolfgang schrieb:> Wilfried W Wurstbrot schrieb:>> Weil die Verstärkung nicht 1 ist.>> Auf die Erklärung bin ich gespannt, besonders bei niedrigen Frequenzen.
Natürlich ist die Verstärkung kleiner eins.
Wer rechnen kann, ist klar im Vorteil :-)
Tiefpassfilter.PNG
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