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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Differenzverstärker


Autor: Lars (Gast)
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Hallo zusammen
Mir geht langsam die Puste aus!
Fogendes Problem:
Es soll der Strom durch einen Lautsprecher gemessen werden. U2, U15 und
U16 beschreiben den NF-Verstärker der in einer Brückenschaltung
arbeitet. (Bei keinem Signal am Eingang ist der Ausgang also auf
Ub/2=15V). R41 simuliert die Impedanz des Lautsprechers und der R10 den
Messwiderstand.

Der aufgebaute Differenzverstärker soll jetzt den Strom über den 1 Ohm
Widerstand (1.1287 Ohm) in eine Spannung gegen Masse darstellen, da
diese dann auf einen ADC gegeben werden soll.

Der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers soll auf Ub/2
also 15V gelegt werden, damit negative Differenzen am Ausgang
dargestellt werden können.

Das Problem mit dieser Schaltung ist:
Messe ich mit einem Scope und einem Differenzverstärkereingang die
Spannung direkt am Widerstand und vergleiche die mit der Spannung am
Ausgang des von mir aufgebauten Differenzverstärkers gibt meine
Schaltung eine viel zu kleine Differenz raus (mindestens Faktor 5).

Es kann auch nicht sein das Innenwiderstände der Spannungsquellen eine
Rolle spielen, Differenz ist Differenz (So hab ichs gelernt).

Die Lage ist ernst und der Hammer liegt bereit!

Autor: Lars (Gast)
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Wenn jemand was damit anfangen kann, hier nochmal die Schaltung in
PSpice Schematics.

Autor: Wolle (Gast)
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Kleiner Denkfehler:
am Ausgang des Verstärkers zum Lautsprecher ist ohne Signal keine
Spannung. Wäre auch schlimm, da der Lautsprecher ständig mit
Gleichspannung beaufschlagt würde.
Lautsprecherausgang ist/sollte sein reine Wechselspannung !!

Autor: Henrik (Gast)
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Test zuerst mal ob die Differenz zwischen den Ausgängen N11A und N12A
gleich der Spannung über R10 ist. Müsste aber theoretisch so sein.
Wozu sind da R39 und R7? Schmeiß die mal raus und schließ R43 kurz.
Du willst ja die Differenz verstärken mit dem inv. Verstärker R42, R1
und N1A.

Henrik

Autor: Wolle (Gast)
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Ich empfehle, mal einen Blick hier rein zu werfen .

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210153.htm

Autor: Winfried (Gast)
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>Der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers soll auf Ub/2
>also 15V gelegt werden, damit negative Differenzen am Ausgang
>dargestellt werden können.

Da liegt das Problem nach kurzem überfliegen. R39, R7, R43 - das kann
m.E. so nicht funktionieren. Wenn du negative Differenzen auch
darstellen willst, musst du dir ein Massepotential ins System holen,
was du irgendwo bei UB/2 ansiedelst. Und auf diese Masse muss sich dann
alles beziehen, also z.B. auch die Ausgangsspannung des N1A. R39 und R7
sind für diesen Zweck schon gar nicht so schlecht. Dort, wo die beiden
sich treffen, ist Masse. Von da aus nimmst du was hochohmiges, z.B. 1M
hin zu R43, damit du diesen Spannungsteiler nicht zu stark belastest.
Und R43 wird dann auch 1M.

Soviel mal mein Schnellschuß ohne Gewähr, dass das korrekt ist.

Winfried

Autor: Chris (Gast)
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Hallo,

mein Vorschlag:

- Symmetrische Betriebsspannung einführen wie beim Vorredner.
- R39 entfällt, R7 und R43 auf die geforderte nichtinvertierende
Verstärkung abändern. Siehe Elektronik-Kompendium beim
Differensverstärker.
- R7 an die Masse bzw. 0 Volt anschießen. Dort kommt dann der Bezug
her.

Alternativ könnte man die "Masse" ohne Symmetrische Betriebsspannung
auch bekommen, indem man mit zwei gleich großen Widerständen auf die
halbe Betriebsspannung teilt. Dann muß diese halbe Betriebsspannung
aber genügend niederohmig gegenüber den anderen Widerständen sein, mit
denen man die Verstärkung einstellt.

Gruß

Autor: AxelR. (Gast)
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Hallo Lars,
arbeitet denn der Verstärker mir symmetrischer Betriebsspannung oder
hängt das am 12Volt-Netz im Auto? Dann hast Du recht, im Ruhezustand
liegen , so nicht kapazitiv entkoppelt, an beiden Ausgängen die halbe
Betriebsspannung, wenn nicht, also wenn mit symmtrischer
Spannung(z.B.2x40V) gefahren wird, ist im Ruhezustand an beiden
Ausgängen massepotential (potenzial).
Der messwiderstand liegt in Reihe zum Lautsprecher:
vor und nach dem Messwiderstand einen Spannungsteiler gegen Masse.zum
Invertierenden eingang des OPV 10K, von dort zum Ausgang auch 10K.
Am nichtinvertierenden Eingang kommt der Abgriff am Spannungsteiler der
rechten Seite auch mit 10K in reihe und direkt am Pin des
nichtinvertierenden eingangs 10K nach Masse. Dann kommt am Ausgang des
OPV's 1 zu x(je nach Spannungsteiler am Eingang rechts und links vom
Messwiderstand) der Strom(Spannungsabfall überm Messwiderstand) als
proportionale Spannung gegen masse raus. Beide Massen (Verstärker+OPV)
verbinden, dem OPV eine negative Spannung spendieren. Man hat aber auch
die Wechselspannungskomponente, sprich die Musik am Ausgang. Aber
vielleicht willst Du ja das Ding als Stromservo verwenden, um die Pappe
entsprechend auszulenken, wer weiss...
Soll das eine Schutzschaltung oder eine Stromgegenkopplung werden?

Gruß
Axel
Ich mal das vielleicht mal auf

Autor: Lars (Gast)
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Hey Danke für die Bemühungen und die schnellen Antworten
War am WE nicht im Labor aber nun gehts weiter.

Muss ich erst einmal einiges noch erklären:
>Kleiner Denkfehler:
>am Ausgang des Verstärkers zum Lautsprecher ist ohne Signal keine
>Spannung.
So falsch ist das nicht: Der Verstärker wird mit 0-30V betrieben. Der
Verstärker hat 2 Ausgänge, die man ja auch braucht. Beide Ausgänge
liegen dann ohne Signal am Eingang auf 15V. Lege ich ein Signal am
Eingang an Schalten die Ausgänge im Gegentakt.

>Da liegt das Problem nach kurzem überfliegen. R39, R7, R43 - das kann
>m.E. so nicht funktionieren. Wenn du negative Differenzen auch
>darstellen willst, musst du dir ein Massepotential ins System holen,
>was du irgendwo bei UB/2 ansiedelst.
Das wollte ich mit R39 und R7 machen. Die beiden Widerstände liegen
parallel und ergeben wieder 10k. Durch den Spannungsteiler liegt der
nichtinvertierende Eingang auf UB/2.

>Symmetrische Betriebsspannung einführen wie beim Vorredner
Symmetrische Betriebsspannung würde das einfach machen. Habe ich aber
leider nicht zur Verfügung. Daher auch die Klimzüge.

Aber ich habe mal das Beste aus allen Antworten für mich
zusammegefasst.
Schaltung im Anhang. Ist noch ein Verstärker aum Ausgang hinzugekommen,
damit ich das auf 0-5V für nen ADC bekomme.

Über den genauen Zweck kann ich nichts sagen. Wird im Rahmen meiner
Diplomarbeit benötigt.

Autor: Lars (Gast)
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Hab ich aber nun das nächste Problem
Sowas
Messe ich die Sprungantwort mit nen Scope (Bild im Anhang) bekomme ich
ein komisches Signal am Ausgang der Differenzverstärkerschaltung (vor
C13).
Das Bild zeigt von oben nach unten:
1. Sprung am Eingang des Verstärkers
2. Sprungantwort meiner Schaltung vor C13
3. Sprungantwort gemessen mit einem Differenzverstärkereingang am Scope
über R10.
Wer oder was kann mir da in mein Signal spucken?
Gruß Lars
und vielen Dank

Autor: Axel (Gast)
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Wie sieht denn die Sprungantwort aus, ohne deinen Differenzverstärker.
Ich meine misst Du jetzt nur denen Diff. Verst. oder schon mit dem
Hifi-Teil davor. Wenn ja, kann doch sein, das Hifi-Endstufe keine ist.
Ist das jetzt schon gelötet, oder simuliert?

Wie bitte soll denn der LM324 es Schaffen, in der zeit den 1uF (C13)
umzuladen, muss ja so aussehen. Ich glaube auch nicht, dass der LM324
1-stabil ist, oder?
Der R76 hat sicher 4.7K und nicht 4.7Ohm..

Ich würde mal die Hifi-Endstufe checken, wie deren Sprungantwort
aussieht. wenn an  beiden Ausgängen vielleicht 2x1000uF zum Auskopplen
dranne sind, was ja bei Vertsärkerstufen mit unsymmetrischer
Betriebsspanung nicht unüblich ist, dann würd' ich die zuerst
rausnehmen, wenn Du nur in Brücke fährst (hats du sicher schon).
Gruß
Axel

Autor: Lars (Gast)
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Hi Axel
Ich messe mit dem Verstärker und gebe vor dem Verstärker den Sprung
drauf.

Das ist alles schon aufgelötet und an der Schaltung gemessen.

Aber die Sprungantwort sieht ja gut aus (außer dem Peak nach unten den
ich noch nicht erklären kann), ist im Bild die unterste Kurve. Die
untere Kurve ist mit dem Differenzverstärkereingang des Scopes
gemessen. Nur Versterärker, Lautsprecher und 1ohm in reihe.

Aber mit dem 1uF kann stimmen das er den nicht umladen kann. Werde mal
nen kleineren nehmen und den Spannungsteiler hochohmiger machen.

Am Ausgang des Verstärkers sind so wie ich das sehe je 1uF.
Stromlaufplan hab ich leider nicht. (Scheiß Black Boxen immer).

>Ich glaube auch nicht, dass der LM324 1-stabil ist, oder?
Ich muss zugeben das hab ich nicht verstanden :-(

Gruß Lars

Autor: Axel (Gast)
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kein problem:
die meisten Operationsverstärker arbeiten nur bis zu einer Verstärkung
von 100 herab stabil. wenn Du eiinen Spannungsfolger mit
Verstärkungsfaktor von kleiner 100 baust, solltest Du in den
Datenblättern nachsehen, ob Dich da nicht böse Überrachungen erwarten.
Meist schwingen die Dinger dann. Aber wie gesagt, ich weiss nicht
genau, ob der LM324 zu diesen Kandidaten gehört. Normalerweise werden
solche OPV's dann extern mit einem kleinen Kondensator
frequenzkompensiert.
Hmmm...

schönen Feierabend
Axel

Autor: Lars (Gast)
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Schönen Feierabend
Ich hau nu auch ab.
Fällt mir ein hattest recht das R76 4.7K und nicht 4.7Ohm ist. Fiehl
nicht auf weil ich das in PSpice nicht mehr simulieren kann. Zuviele
Knoten für die Studentenversion.

Wird die Schaltung schneller wenn man sie noch hochohmiger aufbaut?
Würde Sinn machen wenn die Slew Rate von der Last abhängt? Beweis kann
ich gerade nur nicht erbringen.

Gruß
Lars

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