mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frage zum Differenzverstärker mit LM 358


Autor: Bindl C. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

Ich habe auf meiner Lochraster eine Differenzverstärkerschaltung. Am 
Positiven Eingang ist die Positive Shunt Spannung und am negativen 
Eingang Masse vom Shunt. Alle Widerstände gleich groß (also keine 
Verstärkung). Mein Problem ist nun wenn die Shunt Spannung auf 0 geht 
dann geht die OP Ausgangsspannung nicht auf 0 sondern bleibt etwa bei 
100mV. Der Strom durch den Shunt ist sehr Hochfrequent und gepulst 
(Dreieckspannung).

Ich nehme an, obwohl keine Shuntspannung mehr an dem OP anliegt. Habe 
ich Trotzdem noch Differenzen zwischen dem + und - Eingang.

Hat jemand ne idee wie ich das Beheben kann? Denn so kann ich nie messen 
ob der Strom wirklich 0 ist.

UB vom OP ist 5V und GND

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schon mal das versucht:

Beitrag "Problem mit LM358"

Autor: Bindl C. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
was hat das mit meinem Problem zu tun? das ganze hängt nicht mal an nem 
µC...

Autor: Bindl C. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
danke für die hilfreichen vorschläge.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bindl C. schrieb:
> danke für die hilfreichen vorschläge.

Heißt das, dass das Problem gelöst ist? Wenn nicht:

> Der Strom durch den Shunt ist sehr Hochfrequent und gepulst
> (Dreieckspannung).

Der LM358 ist nicht für "sehr hochfrequente" Signale gemacht. Du
solltest das Signal vor der Differenzbildung tiefpassfiltern.

> Mein Problem ist nun wenn die Shunt Spannung auf 0 geht dann geht die
> OP Ausgangsspannung nicht auf 0 sondern bleibt etwa bei 100mV.

Bist du sicher, dass der Strom nicht auch hin und wieder seine Richtung
umkehrt? Je nachdem, wie der Subtrahierer geschaltet ist, kann er evtl.
keine negativen Differenzen verarbeiten, was bei einem Pendeln des
Signals um den Nullpunkt herum zu einem positiven Ausgangssignal führt.

Ungenauigkeiten der Widerstände führen ebenfalls zu ungenauen Ergebnis-
sen. Wenn ich dich richtig verstanden habe, liegen zwar das untere Ende
des Shunts und der Bezugspunkt des Subtrahierers beide auf Masse, weswe-
gen der Gleichtaktfehler keine Rolle spielen sollte. Aber vielleicht
sieht die Schaltung in der Realität ja ganz anders aus als in meiner
Vorstellung.

Autor: Bindl C. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ja Tiefbass hab ich auch schon probiert... hilft ned. ne 45µH spule in 
reihe (+ und - eingang vom OP) und n 1n Folienkondensator auf masse

also quasi tiefpassfilter 2. Ordnung

die 100 mV bleiben obwhol am Eingang laut Messgerät nix reinkommt. Aber 
es kommt was rein weil wenn ich die Beiden Eingänge auf Masse ziehe ist 
am Ausgang 0V.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Mein Problem ist nun wenn die Shunt Spannung auf 0 geht dann geht die
> OP Ausgangsspannung nicht auf 0 sondern bleibt etwa bei 100mV.
>>> Schon mal das versucht:
>> Beitrag "Problem mit LM358"
>> was hat das mit meinem Problem zu tun?
Hast du gelesen, dass der OPamp abhängig von der Beschaltung des 
Ausgangs nie und nimmer auf 0V herunterkommt...
Zeig doch mal deine gesamte Schaltung, insbesondere auch das, was am 
Ausgang hängt.

EDIT:
> die 100 mV bleiben obwhol am Eingang laut Messgerät nix reinkommt.
> Aber es kommt was rein weil wenn ich die Beiden Eingänge auf Masse
> ziehe ist am Ausgang 0V.
Ja, was ist denn jetzt mit dem Messgerät?

BTW: es ist Blödsinn, den + und - Eingang eines OPamps auf das selbe 
Potential zu legen. Da kommt alles raus oder nichts.

BTW2: was sind bei dir hohe Frequenzen?

>> Tiefbass
LOL, der war gut :-D

Autor: Bindl C. (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das Problem liegt auf jedn fall an dem hochfrequenten signal... wenn ich 
ne saubere Gleichspannung auf den OP gebe dann funktionierts 
einwandfrei.
nur mit dem gepulsten Dreiecksignal nicht.

Autor: Bindl C. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
das Signal geht in den MHZ bereich

Autor: Bindl C. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn durch den Verbraucher kein Strom fliest dann messe ich am Shunt 0V 
aber an den OP Eingängen 46mV wie geht den das wenn vorne nichts 
reinkommt wo kommen dann die 46mV her?

Autor: A. K. (prx)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bindl C. schrieb:

> das Signal geht in den MHZ bereich

Beim LM358? Dieser Witz ist ebenfalls gut.

Autor: Bindl C. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
wenn du was dazu Beitragen willst dann äußere dich Genauer und enthalte 
keine Informationen vor.

Autor: A. K. (prx)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie auf Seite 1 des Datasheets ersichtlich hat der LM358 bei 1MHz eine 
Verstärkung von 1. Jenseits des Audiobereichs ist er in der gewünschten 
Funktion nicht einsetzbar.

Apropos Höflichkeit: Nach nur einer Stunde bereits über fehlende 
Antworten zu meckern ist auch nicht Knigge-kompatibel.

Autor: Bindl C. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Um die verstärkung gehts ja gar nicht. Ich will das Signal nicht 
Verstärken sondern auswerten. Ich benutze aus dem Grund einen 
Differenzverstärker, weil ich an 2 verschiednene Shunts messe, von denen 
jeder Ein anderes Massepotential hat. Das Signal wird erst nach dem 
Differenzverstärker verstärkt und zum µC geführt. (Der µC hängt noch 
nicht dran da ich erst mal nen test machen wollte ob das so 
funktioniert.)

Autor: A. K. (prx)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bindl C. schrieb:

> Um die verstärkung gehts ja gar nicht.

Und ob es darum geht! Eine rückgekoppelte Operationsverstärker-Schaltung 
funktioniert nur dann ideal, wenn der OPV eine unendliche Verstärkung 
bei unendlicher Grenzfrequenz hat. Obacht: Es geht nicht um die 
Verstärkung der Gesamtschaltung, sondern um die des nackten OPV.

Sobald das nicht der Fall ist hat man Nebenwirkungen. Je dichter man an 
den Limits dran ist, umso mörderischer werden die.

Autor: Bindl C. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Und welcher OP würde das den schaffen? Weist du einen?

Autor: Müller (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bindl C. schrieb:
> Und welcher OP würde das den schaffen? Weist du einen?

Eine Information hast du uns noch vorenthalten ...

Dass die Spannungsdifferenz an deinem Shunt innerhalb der 
Betriebsspannungsgrenzen liegt, ist klar ...

du musst aber auch auf die Common-Mode Voltage Range aufpassen ... Wenn 
der eine Kontakt vom Shunt auf z.B. 20V und der andere auf 20,1V liegt, 
dann sinds zwar nur 100mV Differenz, aber außerhalb des erlaubten 
Bereichs für den OP.

Das kann schnell auftreten, wenn du ein z.B. Netzteil baust, das eben 
20V am Ausgang hat und möchtest den Strom mit einem Shunt messen.

Grüße,
Müller

Autor: rehaus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bei deiner Versorgungsspannung GND und +5V kommt der Ausgang nicht auf 
0V = GND. Bei sowas brauchst du eine +-Versorgung.

Autor: Bindl C. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
das heisst wenn ich jetzt einen OP nehm, ihn an +5V und -5V hänge, 
müsste der OP am ausgang auf 0 gehen wenn er am Eingang auch 0 bekommt.

Autor: byte (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich habs jetzt nur grob überflogen... ich werf mal 2 Stichpunkte in den 
Raum. Rail2Rail und/oder Offset? hast du eine Symertrische Versorgung 
für den OP oder liegt der mit V- auf Masse? Der 358 geht abhängig vom 
Hersteller nicht immer ganz auf 0V runter wenn der nur auf Masse hängt.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>>> Wenn der eine Kontakt vom Shunt auf z.B. 20V und der andere
>>> auf 20,1V liegt, dann sinds zwar nur 100mV Differenz, aber außerhalb
>>> des erlaubten Bereichs für den OP.
Das kommt aber noch sehr auf die Beschaltung an. Wenn der Shunt auf 20V 
hängt, können trotzdem je nach Widerstandskombination die Eingänge des 
OP auf pflegeleichten 3V sein...

> hast du eine Symertrische Versorgung
> für den OP oder liegt der mit V- auf Masse?
Zitat:
>>>>>>> UB vom OP ist 5V und GND

>> das heisst wenn ich jetzt einen OP nehm, ihn an +5V und -5V hänge,
>> müsste der OP am ausgang auf 0 gehen wenn er am Eingang auch 0 bekommt.
Annähernd. Dir spucken dann bestenfalls noch Offsetspannungen in die 
Suppe.

>> müsste der OP am ausgang auf 0 gehen wenn er am Eingang auch 0 bekommt.
Was sind bei dir 0? Sind 10mV noch 0?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Den Elko C3 am Ausgang des OPs machst du mal besser ganz schnell wieder 
weg.
Bei solch hohen kapazitiven Lasten schwingt dein OP und wird sehr heiss.

Autor: rehaus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
schließe mich Lothar Miller an.

Autor: Bindl C. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ok der c kommt weg. Also der 0V muss 0V sein. Was er bei einer 
Gleichspannung auch macht. Mein zu messendes Signal ist aber eine 
gepulste Dreieckspannung die eine LED platine mit Lumileds ansteuert. 
Wenn das Steuermodul nun die LEDs ausschaltet hab ich am oszi gewaltige 
schwingungen die anscheinend die eingänge meines OPs beeinflussen. Wenn 
ich das normale Messgerät dranhalte habe ich 0V aba das oszi sagt was 
anderes. Deswegen der Tiefpassfilter. Nach dem Tiefpassfilter sieht das 
signal schon besser aus aba immer noch sind leichte spitzen drin.

Autor: Bindl C. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
also nach den Spulen (siehe schaltplan) hab ich meine am shunt 
abfallende Spannung. Wenn die LEDs ausgeschaltet werden habe ich 
logischwerweise 0,000V laut Messgerät. Jetzt messe ich direkt an den 
beiden OP Eingängen und da messe ich komischerweise 52mV. Wo kommen den 
die her?

Autor: rehaus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Ausgang geht lt.Datenblatt bis auf 20mV an GND aber bei einer Last 
von
10k. Bei dir sind die Rückkoppelwiderstände schon 2k+2k also 4k Last. 
Dein
OP arbeitet wahrscheinlich im nichtlinearen Bereich.

Autor: Bindl C. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
d.h. die Widerstände größer machen?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Masse vom Shunt
Auf welchem Potential hängt denn der Shunt?
Wenn dein Shunt einseitig an Masse hängt, warum nimmst du dann einen 
Differenzverstärker? Da würde ein normaler nichtinvertierender doch 
schon reichen...  :-/

Autor: rehaus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
macht es besser, behebt aber das Grundproblem mit dem Ausgang nicht. 
Wenn du  0V willst nimm +-Versorgung.

Autor: Müller (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rehaus schrieb:
> macht es besser, behebt aber das Grundproblem mit dem Ausgang nicht.
> Wenn du  0V willst nimm +-Versorgung.

Idealerweise würde man sich nicht an 50mV aufhängen, sondern den 
Strom-Messbereich so dimensionieren, dass das, was man sehen möchte, 
eine vernünftige Verstärkung hat.

Der Differenzverstärker mit jeweils 2k macht eine Verstärkung von 1 und 
ist meines erachtens sowiso schon falsch dimensioniert - oder der Shunt 
ist zu groß.

Zudem fehlen Informationen, wie Potentiel am Shunt und ob eine Seite des 
Shunts direkt an Masse hängt usw ...

Ist aber sicher wieder alles geheim, bzw der OP ist so klug um zu 
wissen, dass wir die Informationen ja garnicht brauchen ...

Grüße,
Müller

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du machst hier grundlegende Fehler.
Erstens wissen wir wohl immer noch nicht, ob der OPV am Ende nur die 
mittlere Shuntspannung ausgeben soll (also Gleichspannung), oder ob der 
Ausgang mit den Puslströmen mitgehen soll. Bei letzterem macht natürlich 
die Filterung am Eingang keinen Sinn, deswegen gehe ich davon aus, daß 
ersteres gewollte ist. Und das hast Du scheinbar einen Denkfehler:
wenn über die Shunts eine gepulste Dreieckspannung hast, die beliebig 
gepulst ist, dann ist das ein unsymmetrischer Wechselstrom/Spannung 
(ähnlich einem Videobild). Wenn Du sowas tiefpaßfilters, dann hast Du 
danach nun mal einen Mittelwert ungleich 0 (wenn die Schaltung sinn 
machen soll, dann müsste dies ja auch gewollte sein).
Und ein anderes Problem: dein Tiefpaß mit C und L scheint wohl nur eine 
fg von rund 750kHz zu haben. Das ist immer noch zu viel, und einen 
sinnvollen Mittelwert zu bilden, wenn dieser OPV den Mittelwert 
auswerten soll. Der kann dem nicht mehr folgen (wegen GBW Produkt um die 
1MHz), und produziert reichliche Verzerrungen, resultierend in 
irgendwelchen ungenauen Ausgangsspannungen. Du muß also die gepulsten 
Spannungen viel stärker filtern (bzw. mit viel niedrigerer 
Grenzfrequenz). Auserdem würde ich keine LC-Glieder nehmen (wegen 
möglicher Resonanzen, wenn nicht sauber mit deren Impedanz 
abgeschlossen), sondern RC-Glieder.
Und was die Spannungsspiutzen angeht, die Dein Oszi anzeigt: die können 
entweder schon solche Resonanzen sein, oder aber Du hast keine 
kürzestmögliche Masseverbindung Schaltung-Tastkopf (sondern nur eine 
einfache Meßstrippe Schaltung-Oszi). Solltest Dir also angewöhnen, die 
Tastkopfmasse direkt an der Schaltung anzubinden, wenn die Signale (der 
Oberwellen, nicht der Grundfrequenz) langsam richtung MHz gehen.

Autor: Paul Baumann (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
byte schrob:
>Ich habs jetzt nur grob überflogen... ich werf mal 2 Stichpunkte in den
>Raum.

Hast Du einen Modellhubschrauber, der Reißzwecken werfen kann?

;-)
MfG Paul

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Paul Baumann schrieb:
> Hast Du einen Modellhubschrauber, der Reißzwecken werfen kann?

Der war gut Paul

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.