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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frage zu Präzisionsgleichrichter


Autor: Nadja Steinborn (nadja)
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Hallo liebe Forenmitglieder!

Der erste Beitrag und gleich ein Problem. :-)
Leider komme ich alleine nicht weiter und bin daher auf Hilfe 
angewiesen.

Ich habe einen Präzisionsgleichrichter (aus AD820 OPVs) aufgebaut. 
Dieser soll an seinem Eingang Spannungen zwischen -5V und + 5V jeweils 
gleichrichten zur Ausgabe an den ADC eines Mikrocontrollers. 
Versorgungspotentiale der OPVs sind 5V und GND.

Als Grundlage für diesen Gleichrichter nutze ich die Schaltung im Anhang 
aus dem Datenblatt des AD820 (Figure 43 - 
http://www.analog.com/static/imported-files/data_s...).

Aufgebaut habe ich es wie ebenfalls im Anhang ausgeführt. Die 
realisierte Schaltung habe ich getestet und die Eingangsspannung 
zwischen +0V und +5V variiert (neg. Spannungen noch nicht geprüft). 
Dabei habe ich am half-rectified output (ADC10) und am full-rectified 
output (ADC3) die Spannungen gemessen.

Für den half-rectified output erhalte ich auch richtigerweise die werte 
der eingegebenen Spannungen, am full-rectified output jedoch liegen 
unabhängig von der Eingangsspannung immer 5V an. (Eigentlich sollte 
dieser ja ebenfalls den Wert der Eingangsspannung aufweisen)

Auf Kurzschlüsse o.ä. habe ich bereits ausgiebig geprüft... ich sitze 
jetzt schon einige Tage über dieser Schaltung und finde keine Lösung für 
das Problem.

:-(

Über Hinweise wäre ich sehr dankbar!

Liebe Grüße
Nadja

Autor: Freies Elektron (Gast)
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In deinem Schaltbild und in Fig 43 ist der A2 mit 100k mitgekoppelt. Das 
kann ja nicht sein, auch wenn man Analog Devices heisst ;-)

Vertausche mal den In+ mit In-. Dann sehen wir weiter...

Autor: Freies Elektron (Gast)
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Das scheint ja eine richtige Super-Trupper Schaltung zu sein? Ohne 
Gleichrichterdioden, es sein den, es werden interne Eingangsdioden 
benutzt.

Rustikal, rustikal...

Autor: Guido C. (guidoanalog)
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Hallo Nadja,

kann es sein, dass bei OpAmp A2 die Eingänge "+" und "-" vertauscht 
sind?

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Wie schon die anderen vor mir gesagt haben, sind die Eingänge von A2 
vertauscht!

>Ich habe einen Präzisionsgleichrichter (aus AD820 OPVs) aufgebaut.

Vorsicht! Du mußt zwischen den Zeilen lesen. Der Hersteller spricht von 
"simple half-wave rectifier". Das ist kein Präzisionsgleichrichter! Das 
wäre er nur dann, wenn der Hersteller das ausdrücklich erwähnt. Du 
kannst sicher sein, daß sie das besonders hervorheben würden, wenn es so 
wäre. Daraus, daß sie das nicht tun, mußt du folgern, daß er eben nicht 
sehr präzise ist.

Schau dir mal genauer die Nulldurchgänge an. Da erkennst du, daß die 
Schaltung mit kleinen Spannungen ihre Probleme haben dürfte. Auch, daß 
bei dem Oszibildchen kein Zeitmaßstab angegeben ist, ist verdächtig.

Übrigens sind viele dieser Oszibildchen getürkt: Wenn man die sich stark 
vergrößert anschaut, sieht man oft mit der Schere zusammengebastelte 
Kurvenzüge, die so niemals zu messen sind.

Also, sei da mal ganz vorsichtig. Von Präzision ist diese Schaltung ganz 
ganz weit entfernt...

Kai Klaas

Autor: Dietmar (Gast)
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Schau mal ins Datenblatt vom LM3916. Der Präzisionsgleichrichter sieht 
ganz anders aus.
Und er funktioniert auch. Du musst nur den Ausgangswiderstand und den C 
am Ausgang / Eingang weglassen, da die stören. Die ergeben das gewüschte 
VU-Verhalten.
Ich denke mal das willst du nicht.

Autor: Falk Brunner (falk)
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Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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@Nadia:
Die Gleichrichterschaltung soll eine spezielle Eigenschaft dieses Opamps
demonstrieren, nämlich Eingangsspannungen deutlich unterhalb der negati-
ven Versorgungsspannung standzuhalten. Nachdem du dich dadurch gewaltig
beeindrucken lassen hast, legst du das Datenblatt zur Seite und baust
den Gleichrichter so, wie es alle anderen auch machen: mit zwei Opamps
und zwei Dioden ;-)

Kai Klaas schrieb:
> Übrigens sind viele dieser Oszibildchen getürkt: Wenn man die sich
> stark vergrößert anschaut, sieht man oft mit der Schere
> zusammengebastelte Kurvenzüge, die so niemals zu messen sind.

Dass das Diagramm nicht aus dem Oszi, sondern aus Künstlerhand stammt,
erkennt man daran, dass an der linken Seite die drei Kurven zu unter-
schiedlichen Zeitpunkten beginnen. Der Künstler scheint auch eine etwas
zittrige Hand zu haben, anders sind die in unregelmäßigen Abständen
auftretenden Beulen in den Kurven kaum zu erklären :)

Autor: Freies Elektron (Gast)
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Yalu X. schrieb:
> Der Künstler scheint auch eine etwas
> zittrige Hand zu haben, anders sind die in unregelmäßigen Abständen
> auftretenden Beulen in den Kurven kaum zu erklären :)

Ne ne, das kenn ich, da hat das Mu-Metall gefehlt... :-)

Autor: Jens G. (jensig)
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@Kai Klass

>Vorsicht! Du mußt zwischen den Zeilen lesen. Der Hersteller spricht von
>"simple half-wave rectifier". Das ist kein Präzisionsgleichrichter! Das

Nun ja - kommt drauf an, was man als "Präzision" bezeichnet
Die Schaltung müsste mit der Genauigkeit ungefähr dort liegen, wo 
0815-OPVs ebenfalls i echten Präzisionsgleichrichtern ebenfalls liegen 
würden.
Denn der Ausgang hat so um die 10mV Sättigungsspannung bei 50µA (bei 
100k Rs). Das würde man also an der Nulllinie evtl. mit dem Oszi noch 
sehen können. Solange man die Ausgänge nicht belastet, bleibt es 
sicherlich bei diesem noch rel. geringen Fehler.
0815-OPVs liegen mit ihrem Offset ebenfalls in diesem Bereich, und 
würden denselben Fehler produzieren.
Daß die Schaltung mit dem AD820 so hübsch funktioniert, liegt an dessen 
möglichen neg. Eingangsspannung (-20V unter "NN"), und dessen 
R2R-Fähigkeit am Ausgang.

Autor: Jens G. (jensig)
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@Yalu X. (yalu)
>schiedlichen Zeitpunkten beginnen. Der Künstler scheint auch eine etwas
>zittrige Hand zu haben, anders sind die in unregelmäßigen Abständen
>auftretenden Beulen in den Kurven kaum zu erklären :)

Du meinst, er hat alles freihändig gemalt? Na dann mein Respekt bei der 
Leistung des Freihandmalens ;-)
Die Bilder haben doch nur symbolischen Wert zur Veranschaulichung, ohne 
größere Wertung. sind also nicht geeignet, unbedingt daran die Qualität 
von irgendwas zu beurteilen.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Nun ja - kommt drauf an, was man als "Präzision" bezeichnet
>Die Schaltung müsste mit der Genauigkeit ungefähr dort liegen, wo
>0815-OPVs ebenfalls i echten Präzisionsgleichrichtern ebenfalls liegen
>würden.

Naja, wenn du natürlich super langsame OPamps nimmst, die auch 
10...20µsec in der Sättigung hängen bleiben, dann sind die natürlich 
ähnlich "präzise".

>Daß die Schaltung mit dem AD820 so hübsch funktioniert, liegt an dessen
>möglichen neg. Eingangsspannung (-20V unter "NN"), und dessen
>R2R-Fähigkeit am Ausgang.

Ist ja ganz nett, was der AD820 da macht. Aber ich würde das eher in die 
Schublade "Kuriositäten" stecken, als in die, auf der 
"Präzisionsschaltungen" drauf steht.

>Die Bilder haben doch nur symbolischen Wert zur Veranschaulichung, ohne
>größere Wertung. sind also nicht geeignet, unbedingt daran die Qualität
>von irgendwas zu beurteilen.

Hallo??? Jetzt bin ich aber gar nicht deiner Meinung!!! Ein Scopeplot 
soll immer das reale Verhalten wiedergeben. Ein Scopeplot hat immer 
authentisch zu sein, wie eine Fotografie. Wenn ich dagegen ein Verhalten 
schematisch veranschaulichen will, dann mache ich eine Skizze, bei der 
man den schematischen Charakter sofort erkennen kann.

Das ist einfach nur ganz ordinärer Beschiß, oder sogar Betrug!

Kai Klaas

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Was man der Schaltung von Analog natürlich zugute halten muss: Sie
kommt im Gegensatz zur klassischen Gleichrichterschaltung ohne negative
Versorgungsspannung aus.

Ebenfalls ohne negative Versorgungsspannung funktioniert auch die
Gleichrichterschaltung¹ mit 1 Opamp, 1 Diode und 2 Widerständen, aller-
dings hat man damit nur bei recht langsamen Eingangssignalen Freude.

Edit: Das mit den langsamen Eingangssignalen nehme ich zurück, denn die
      Schaltung ist auch nicht langsamer als die bereits besprochenen
      Schaltungen. Ein Nachteil liegt aber darin, dass sie keinen
      niederohmigen Ausgang hat.

Jens G. schrieb:
> Die Bilder haben doch nur symbolischen Wert zur Veranschaulichung,
> ohne größere Wertung. sind also nicht geeignet, unbedingt daran die
> Qualität von irgendwas zu beurteilen.

Ich frage mich nur, warum das dann so oszi-like aussehen muss und man
die Kurven nicht einfach schwarz auf weißem Hintergrund in ein unska-
liertes Kordinatensystem zeichnet :)

¹) Ich finde nur gerade kein Bild dazu. Falls die Schaltung von
   Interesse ist und sonst niemand ein Bild dazu hat, kann ich heute
   Abend eins malen.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Yalu X. (yalu) (Moderator)

>Was man der Schaltung von Analog natürlich zugute halten muss: Sie
>kommt im Gegensatz zur klassischen Gleichrichterschaltung ohne negative
>Versorgungsspannung aus.

Da gibt es auch andere, aber das hat alles seinen Preis.

http://sound.westhost.com/appnotes/an001.htm

>Ebenfalls ohne negative Versorgungsspannung funktioniert auch die
>Gleichrichterschaltung¹ mit 1 Opamp, 1 Diode und 2 Widerständen, aller-
>dings hat man damit nur bei recht langsamen Eingangssignalen Freude.

Eben.

MFG
Falk

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hier ein anderer Scherenschnitt-Picasso, aus dem Datenblatt des OP291.

Kai Klaas

Autor: Jens G. (jensig)
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@Kai Klaas (Gast)

>Naja, wenn du natürlich super langsame OPamps nimmst, die auch
>10...20µsec in der Sättigung hängen bleiben, dann sind die natürlich
>ähnlich "präzise".

Kai, hast Du mit absicht meinen Bezug zur Offsetspannung weggelassen? 
Ich habe nicht über schnell und langsamm gesprochen, sondern nur vom 
Offset als Ursache möglicher Ungenauigkeiten.
Der AD820 ist überigens auch superlangsam

>Ist ja ganz nett, was der AD820 da macht. Aber ich würde das eher in die
>Schublade "Kuriositäten" stecken, als in die, auf der
>"Präzisionsschaltungen" drauf steht.

Hat6test Du nicht selber herausgefunden, daß diese Schaltung nicht als 
Präzisionsgleichrichter angepriesen wird?

>Hallo??? Jetzt bin ich aber gar nicht deiner Meinung!!! Ein Scopeplot
>soll immer das reale Verhalten wiedergeben. Ein Scopeplot hat immer

Das kannste nicht von einem Bildchen verlangen, wo keinerlei 
Maßeinheiten mit angegeben sind.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Kai, hast Du mit absicht meinen Bezug zur Offsetspannung weggelassen?

Ja, weil du in diesem Punkt ja Recht hast. Warum etwas ansprechen, wenn 
wir gleicher Meinung sind?

>Ich habe nicht über schnell und langsamm gesprochen, sondern nur vom
>Offset als Ursache möglicher Ungenauigkeiten.

Sorry, ich hatte immer dieses 10...20µsec lange Hängenbleiben in der 
Sättigung im Gedächtnis.

>Der AD820 ist überigens auch superlangsam

Mit 1,8MHz ist er fast so schnell wie ein TL071!

>Das kannste nicht von einem Bildchen verlangen, wo keinerlei
>Maßeinheiten mit angegeben sind.

Da sind wir eben unterschiedlicher Meinung, ist das schlimm?. Ich finde, 
daß ein Scopeplot immer den Eindruck vermittelt, das tatsächliche 
Verhalten wiederzuspiegeln.

Jens, falls ich dich beleidigt haben sollte, tut es mir leid. Ich hege 
jedenfalls keinerlei Groll gegen dich...

Kai Klaas

Autor: Jens G. (jensig)
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@Kai Klaas
>>Das kannste nicht von einem Bildchen verlangen, wo keinerlei
>>Maßeinheiten mit angegeben sind.

>Da sind wir eben unterschiedlicher Meinung, ist das schlimm?. Ich finde,
>daß ein Scopeplot immer den Eindruck vermittelt, das tatsächliche
>Verhalten wiederzuspiegeln.

Du darfst natürlich deine Meinung haben.
Nur haste hier das Problem, daß man nicht das tatsächliche Verhalten 
genau ablesen kann, weil einfach die Maßeinheiten fehlen. Das könnte 
genausogut auch 5V und 0,001Hz sein - da ist jeder OPV gut, und wird 
eine Kurve malen, die einen Fehler gegen Null hat. Also hat das nur 
einen symbolischen Wert für mich, um die allgemeinen Kurvenverläufe zu 
sehen.
Aber auch wenn Maßeinheiten dran sind, würde ich bei solch einem 
Bildchen nicht vordergründig davon ausgehen, daß man damit die Qualität 
des Signals zeigen will, weil das offensichtlich nicht unbedingt der 
Hauptzweck des Bildchens ist. Wenn etwas über die Qualität gezeigt 
werden soll, dann eher mit solchen Bildern wie Figure 40, wo das 
Einschwingverhalten gezeigt werden soll. Aber selbst da kann man nicht 
davon ausgehen, genau dieselben Schwingungen zu bekommen (dieselbe 
Frequenz/Amplidute/Dauer), wegen der doch recht großen Toleranzen in den 
meisten Kennwerten , und im Leiterplattenaufbau.
Also ich bleibe dabei - solche Scopeplots betrachte ich nur als 
Anhaltspunkt, nicht unbedingt als garantierte Kurven.

>Jens, falls ich dich beleidigt haben sollte, tut es mir leid. Ich hege
>jedenfalls keinerlei Groll gegen dich...

Beleidigt hast Du mich nicht. Ich fand nur deine Kommentierung zu meinen 
Aussagen teilweise etwas unpassend (fachlich betrachtet).

Ich wollte eben nur damit aussagen, daß der Fehler, den dieser OPV durch 
die Sättigung des Ausgangs verursacht, bei anderen OPVs durch den Offset 
verursacht wird. Und diese dürfen sich trotzdem Präzisionsgleichrichter 
nennen.
Übrigens dürfte der Begriff Präzisionsgleichrichter wohl nicht direkt 
von einem bestimmten Schaltungstyp abhängig sein, sondern soll wohl eher 
nur andeuten, daß dessen Fehler im Vergleich zu einem normalen 
Diodengleichrichter verschwindend gering ist - egal, wie hoch jetzt die 
Präzision wirklich ist.

Autor: Nadja Steinborn (nadja)
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Vielen Dank an alle! Es waren tatsächlich der invertierende und 
nichtinvertierende Eingang des OPVs vertauscht. Jetzt funktioniert es!

Dankeschön :-)

Liebe Grüße
Nadja

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