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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schüler braucht Hilfe bei einfacher Opamp Schaltung


Autor: Max Ritter (maxbot)
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Hallo zusammen,
ich hoffe jemand erbarmt sich mir zu helfen, ich kenne mich leider mit 
Schalptlänen nicht so aus und tue mir deshalb schwer, ohne Hilfe 
weiterzukommen.
Ich habe von meinem Lehrer einen LM741J Operationsverstärker bekommen, 
und möchte damit jetzt eine Spannung von wenigen Millivolt eines 
Infrarotthermometers mit dem Fakor 10 oder mehr verstärken (-> 
Nicht-Invertierter-Verstärker). Als Versorgungsquelle habe ich dieses 
Board zur Verfügung: 
http://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?... , 
dass 5V und/oder 3.3V liefert. Reicht diese Versorgungsquelle aus um 
meine Spannung (1 Millivolt pro 1 Grad Celsius) um mindestens mal 10 zu 
verstärken ? Wenn ja, wo muss ich an dem Lm741 Kabel anschließen und 
welche Widerstände brauche ich ? (Ich hab keine da und muss erst welche 
kaufen)

Vielen Dank für eure Hilfe !

: Verschoben durch Admin
Autor: Lies (Gast)
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Autor: G4st (Gast)
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1. Der 741 is veraltet, den will niemand mehr haben, schon der LM358 ist 
Besser: such dir einen aus 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Standardba...

2. Du brauchst einen nichtinvertierenden Verstärker.
http://www.mikrocontroller.net/articles/Operations...

Autor: Max Ritter (maxbot)
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G4st schrieb:
> 1. Der 741 is veraltet, den will niemand mehr haben, schon der LM358 ist
> Besser: such dir einen aus
> 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Standardba...

Such dir einen aus geht leider nicht ^^ Ich muss das Projekt bis Ende 
nächster Woche fertig haben und kann deshalb nur den LM741 nehmen


> 2. Du brauchst einen nichtinvertierenden Verstärker.
> 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Operations...

Jo da war ich auch schon, nur weiss ich jetzt immer noch nicht, ob meine 
Spannungsquelle ausreicht :-)

Autor: Jean Player (fubu1000)
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Max Ritter schrieb:
> Jo da war ich auch schon, nur weiss ich jetzt immer noch nicht, ob meine
> Spannungsquelle ausreicht :-)

So weit ich mich erinnere ist das kein Single Supply OP. Du brauchst 
also ne positive und ne negative Spannung.

Autor: Gastofatz (Gast)
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>nur weiss ich jetzt immer noch nicht, ob meine Spannungsquelle ausreicht :-)

Nein, 5 V reichen nicht aus, um einen LM741 damit vernünftig zu 
betreiben. Dieser Uralt-OpAmp benötigt mindestens so +/-6 V. Du könntest 
also zwei Blockbatterien in Reihe schalten - damit ginge es problemlos. 
Davon abgesehen ist der 741 ein Dinosaurier von Analog-IC (entwickelt 
1968!), und dass sich damit heute ein Schüler herumschlagen muss halte 
ich für ziemlich "närrisch".

Autor: zwieblum (Gast)
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nimm 2x9V Blockbatterie.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Jean Player schrieb:

>So weit ich mich erinnere ist das kein Single Supply OP.
>Du brauchst also ne positive und ne negative Spannung.

Ja, da hab ich mich auch lange genug verwirren lassen. Das kann man 
gerade so machen, wie man es braucht.

Max Ritter schrieb:

>Ich habe von meinem Lehrer einen LM741J Operationsverstärker
>bekommen, und möchte damit jetzt eine Spannung von wenigen
>Millivolt eines Infrarotthermometers mit dem Fakor 10 oder mehr >verstärken

5V Versorgungsspannung gehen laut Datenblatt von TI beim alten 741 
haarscharf gerade noch. Bei deiner Anwendung wird der OP aber auch nicht 
arg strapaziert. Da muß man wohl was tricksen, und eine virtuelle Masse 
(Mittelpunkt) z.B. bei 2,5V erzeugen, worauf man die Verstärkung 
bezieht. Z.B. mit einer Art niederohmigen Spannungsteiler. Sollte aber 
grundsätzlich gehen.

Liege ich richtig damit, daß du die Dinge verwenden mußt, die du zur 
Verfügung gestellt bekommst?

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Max, du kannst die Schaltung auch gut simulieren. Unter 
Schaltungssimulation steht z.B. das LTSpive/ScwitcherCAD und das 
habe ich benutzt. Das Modell für den LM741 findet man im Netz (s. 
Anhang). Man kann schön sehen was passiert, wenn man nur eine Batterie 
benutzt (Single-Supply) oder wenn die Batterien zu wenig Spannung 
liefern.

Autor: Dirk J. (dirk-cebu)
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Max Ritter schrieb:
> Als Versorgungsquelle habe ich dieses
> Board zur Verfügung:
> Breadboard Power Supply USB
> dass 5V und/oder 3.3V

Das ist kein eigenständiges Netzteil, sondern benötigt seine 
Eingangsspannung vom USB-Anschluß eines Computers. Und wenn man schon 
einen PC da stehen hat (haben muß!), kann man auch gleich die 12V aus 
dem internen Netzteil nehmen! Früher hat man in der Schule erst einmal 
die Grundlagen gelernt und dann ein entsprechendes Projekt gestartet, 
heute holt der Lehrer einen Uralt-IC (wahrscheinlich von seinem Opa) aus 
der Hosentasche, wirft ihn auf den Tisch und sagt: Dann macht mal was 
daraus, Infos dazu gibt es im Internet in den diversen Foren. Tolle 
Schule!

Autor: MaWin (Gast)
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> Tolle Schule

Es ist zu befürchten, daß der Lehrer aus unserer Generation stammt.


Für Max: 5V sind zu wenig für den LM741.

Im Datenblatt
http://www.national.com/ds/LM/LM741.pdf
steht: Zumindest +5V/-5V (also in Summe 10V) damit der Ausgang von +2V 
bis -2V laufen kann.


Modernere Operationsverstärker für kleinere Spannungen wären TS914, 
LMC6484 (da sind dann auch gleich 4 von drin).
Es geht bis unter 1V: LM10, NCS2002

Autor: Max Ritter (maxbot)
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Erstmal vielen Dank für eure Hilfe :-)
Ich werde es jetzt wahrscheinlich so machen, dass ich mir den LT1006 
Precision Single Supply Opamp ( Datasheet: 
http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId...) 
zusammen mit einem 90k Ohm und einem 10k Ohm Widerstand bei Reichelt 
bestellte, und das ganze dann nach dieser Schaltung: 
http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/c/cc/Op-v... 
zusammenbaue. Klappt das so bzw. funktioniert dieser Opamp auch mit 
meinen ziemlich kleinen Spannungen von 0-100mV ? (Die Ausgangsspannung 
sollte auch präzise sein und nicht schwanken, damit ich die Temperatur 
zuverlässig berechnen kann..)

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Max Ritter schrieb:
> Klappt das so bzw. funktioniert dieser Opamp auch mit
>
> meinen ziemlich kleinen Spannungen von 0-100mV ?

Wie man auf Seite 9 der Datenblätter sieht, stehen Deine Chancen gut.

Autor: Max Ritter (maxbot)
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Ok dann werde ich mir den mal bestellen. Brauche ich unbedingt zwei 
Widerstände so wie bei der Schaltung von Mikrocontroller.net oder reicht 
auch einer wie auf der Seite 9 vom Datenblatt unter "Voltage Follower" 
abgebildet ist (in meinem Fall dann 1,1k Ohm für Faktor 10 wenn ich das 
richtig verstanden habe) ?

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Max Ritter schrieb:

>Brauche ich unbedingt zwei Widerstände so wie bei der Schaltung
>von Mikrocontroller.net oder reicht auch einer wie auf der Seite
>9 vom Datenblatt unter "Voltage Follower" abgebildet ist (in
>meinem Fall dann 1,1k Ohm für Faktor 10 wenn ich das richtig
>verstanden habe) ?

Der "Voltage Follower" hat eine feste Verstärkung von 1, ist also 
unbrauchbar. Was man aber sieht, sind die kleinen Tücken, wenn man mit 
der Ansteuerung bis an die Betriebsspannungsgrenzen, hier Masse, geht. 
Der OP kann nicht ganz bis 0V herab regeln, es bleiben 5mV 
Ausgangsspannung als Untergrenze.

Die Schaltung "Gain 100 Amplifier" links neben dem "Voltage Follower" 
wird eher richtig sein, denn das ist ein nicht invertierender 
Verstärker, den du ja realisieren sollst. Allerdings ist der für eine 
Verstärkung von 100 berechnet.

>...mit einem 90k Ohm und einem 10k Ohm Widerstand...

Achte mal darauf, daß die Widerstände nicht gerade 20% Toleranz haben. 
Sonst macht es aus deiner Verstärkung eine 7 oder 13 anstatt 10.

Der 600Ohm-Widerstand ist normalerweise in OP-Schaltungen nicht drin. Er 
dient hier wohl dazu, den Ausgang des OP restlos auf Null (Masse) zu 
ziehen, wenn die Eingangsspannung Null ist. Den sollte man 
sicherheitshalber auch vorsehen, stören tut der jedenfalls nicht.



An alle Ungläubigen bezüglich des LM741:

Dann hatte ich hier noch einen LM741 liegen, der wirklich noch aus Opas 
Zeiten (ca. 1975) stammt. Damit habe ich heute Nachmittag mal einen 
einfachen nicht invertierenden Verstärker (Voltage Follower) aufgebaut, 
und zwar wie ich schon oben schrieb, mit nur einer 5V-Spannungsquelle. 
Das schon genannte Datenblatt von National sagt über die 
Mindestbetriebsspannung übrigens nichts, da es auch keine Kennlinien 
enthält. Im Datenblatt von TI kann man jedoch aus den Kennlinien 
ableiten, daß es sogar noch bis 4V herunter gehen kann.

Nun, mit 5V regelt der 741 im Bereich einer Ausgangsspannung zwischen 
1,9V und 4,2V tadellos. Mit einer virtuellen Masse, die man 
sinnvollerweise da irgendwo bei 2,5V setzt, hätte das tatsächlich für 
ein Thermometer mit oben genannten Daten gereicht.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Naja Wilhelm

Der LM741 mag ja gerade noch etwas verstaerken. Aber bei welcher Last 
und wie linear ist das ganze dann noch ?

Kein Mensch kaemme noch auf die Idee jetzt einen 8080 mit 2708 Eprom 
aufzubauen und damit programmieren zu wollen.

Gruss Helmi

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Helmut Lenzen schrieb:

>Naja Wilhelm

>Der LM741 mag ja gerade noch etwas verstaerken. Aber bei welcher
>Last und wie linear ist das ganze dann noch ?

Ich wollte ja nur mal ein klein wenig darstellen, daß noch was geht. OK, 
hohe Ansprüche kann man an sowas nicht stellen, da sich ein paar 
Leistungsdaten durchaus verschlechtern. Schön linear war er aber noch im 
genannten Bereich. Einige Betriebsdaten hätte ich ihm natürlich nicht 
mehr abverlangt.

Es handelt sich ja aber hier auch um keine Hochleistungs-Anwendung, die 
einem OP viel abverlangen würde. Und mit ein paar Kniffen, geht da noch 
einiges.

Es hat ja jetzt einen guten Lösungsvorschlag gegeben. Und es ist ja auch 
absurd, einen Schüler zuerst mit den Unzulänglichkeiten des Bauteiles 
bekannt zu machen. Die sollen erst lernen, wie die grundlegenden Dinge 
überhaupt funktionieren.

>Kein Mensch kaemme noch auf die Idee jetzt einen 8080 mit 2708
>Eprom aufzubauen und damit programmieren zu wollen.

Warum nicht? Sowas taucht hier im Forum immer wieder auf.
Z.B. der folgende Thread
Beitrag "[Z80] Einzelschritt Takterzeugung, langt da ein Knopf an _CLK?"
ist noch gar nicht lange her.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Der 8080 mit seinen 3 Spannungen hat mich vor 30 Jahren schon genug 
genervt.
Gut das danach der 8085 ziemlich schnell billiger wurde und nur noch 
eine Spannung benoetigte.

Aber trotzdem sollte sich sein Lehrer doch mal ueber etwas aktueller OPs 
informieren.

Autor: Ralf (Gast)
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Der Lehrer steht ganz einfach auf LM741 bei Messgeräten. Das gibt wohl 
so eine unglaublich "klare" Spannung am Ausgang. Gibt ja auch Leute, die 
schwören auf Röhren in Audioverstärkern.

Grüße Ralf

Autor: arno nyhm (Gast)
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@Helmut
Tja, heute sind wir wieder bei Prozessoren die drei Spannungen haben 
wollen! 3.3/2.5/1.2/darfs noch was sein?
Oh die Innovation!

Hehe

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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@arno nyhm

Tja da muss ich dir Recht geben. Aber die Spannungsreglerproduzenten 
wollen ja auch was verdienen.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>heute holt der Lehrer einen Uralt-IC (wahrscheinlich von seinem Opa) aus
>der Hosentasche...

Ah, die Arroganz der späten Geburt wieder. Nur weil der 741 alt ist, 
heißt das nicht, daß er völlig unbrauchbar ist. Ich habe in den 70igern 
wunderbare Analog-Synthesizer-Schaltungen gesehen, in denen unzählige 
741 eingesetzt waren. Natürlich gibt es heute Besseres, aber deswegen 
ist der 741 keineswegs Schrott. Schaut man in sein Datenblatt, sieht er 
doch wie ein ganz normaler OPamp aus und zum Lernen taugt er alle mal. 
Der großer Vorteil des 741 war und ist, daß er ohne diese damals 
üblichen, kunstvollen und komplizierten Kompensations- und 
Dekompensationsnetzwerke auskommt. Das war damals ein unerhörter 
Fortschritt und ist aktuell bis heute.

Also, Ball flach halten und einfach die technische Herausforderung 
sehen. Wer was kann, bringt die Schaltung auch mit einem 741 zum Laufen!

Deiner Logik nach dürftest du übrigens auch keine 1N4002 oder 1N4148 
mehr verwenden, da die nämlich noch älter sind.

Kai Klaas

Autor: G4st (Gast)
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Der 741 braucht aber einen Offestabgleich. Im Selben Gehäuse hast du mit 
dem LM358 gleich 2 Opamps.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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G4st schrieb:

>Der 741 braucht aber einen Offestabgleich. Im Selben Gehäuse hast
>du mit dem LM358 gleich 2 Opamps.

Hilfeeee!!!

Du meinst, der 741 hat eine Möglichkeit zum Offsetabgleich, der 358 
hingegen nicht.

Autor: G4st (Gast)
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Ich habe den Offsetabgleich beim LM358 nie vermisst. Die 2mV offset 
reichen auch für die meisten Anwendungen und man braucht weniger 
Bauteile.

Autor: Max Ritter (maxbot)
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Danke für eure Hilfe, ich habs jetzt mit dem LT1006 gemacht und die 
Schaltung funktioniert 1a :-)
Die Ausgangsspannung schwankt noch minimal aber das dürfte sich mit der 
Software beheben lassen

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