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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 2 Spannungen addieren, variabler Offset


Autor: daniel (Gast)
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Guten Tag,

ich habe mir eine Schaltung überlegt und würde gerne von Euch wissen, ob 
die das tut, was ich mir vorstelle.

Ich habe ein Steuersignal (V_in = 0-10V) und das möchte ich um einen 
einstellbaren Offset (V_offset = ca. 0-6V) erhöhen.
Als Spannungsversorgung habe ich 20V zur Verfügung.
Bsp:
V_in = 10V, V_offset = 1,2V
V_out soll 11,2V sein.

Würde das so funktionieren?

Danke & Grüße

Daniel

Autor: daniel (Gast)
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ich meine natürlich immer U_ statt V_

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Das kann nicht gehen, weil du einen invertierenden Verstärker hast...
Wenn da 10V hereinkommen, müssten -10V rausgehen. Nur: woher sollten die 
kommen mit V- = GND?

Autor: Ano Nym (oorim)
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1. Spannung kommt invertiert raus
-5 bis 5V Eingang, 5V Offset macht -10 bis 0V
Lösung: Invertierenden Verstärker an den Ausgang

2. Der Spannungsteiler mit Poti am Addierer tut so nicht, da solte 
möglichst ein Buffer - Impedanzwandler - hinten dran. Grund: Du änderst 
den Widerstand am zweiten Addier Eingang und der Spannungsteiler ist 
dann Parallel zu anderen Widerständen in der Schaltung --> doof.

Optional: Am Addier Eingang 1 noch einen Buffer hinsetzen - dann wirkt 
das ganze wie eine Spannungsquelle


Wenn ich daheim bin kann ich dir mein Konstrukt hochladen

Autor: daniel (Gast)
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Lothar Miller schrieb:
> Nur: woher sollten die
> kommen mit V- = GND?
Stimmt ... habe jetzt ein ICL7662 drin.

Ano Nym schrieb:
> 1. Spannung kommt invertiert raus
> Lösung: Invertierenden Verstärker an den Ausgang
erledigt.

Ano Nym schrieb:
> 2. Der Spannungsteiler mit Poti am Addierer tut so nicht, da solte
> möglichst ein Buffer - Impedanzwandler - hinten dran.
hatte ich mir schon fast gedacht, dass das so nicht funktioniert.

Ano Nym schrieb:
> Wenn ich daheim bin kann ich dir mein Konstrukt hochladen
sehr gerne.

Würde das so, wie im Anhang funktionieren? Habe dann zwar keine 6V 
sondern max. 4,4V Offset, das macht aber nichts.

Danke & Grüße

Daniel

Autor: Ano Nym (oorim)
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R6 kann noch ein bisschen größer, bei mir sinds glaube ~50k
R4 und R7 kannst du auch mit R-Poti lösen. Nichts ist ideal und du hast 
so einfach mehr einstellmöglichkeiten. Ist aber auch eher optional
Ebenfalls optional: An deinem Offset UTeiler noch einen zweiten normalen 
R hinters Poti, erhöht auch noch mal ein bisschen die genauigkeit

Ich lad später mal mein Konstrukt hoch. Für meinen Zweck auch 
überdimensioniert aber das is wurscht, muss ja funktionieren. Bei mir 
kommen grob -5 bis 5V rein und 0 bis 5V raus (noch ungetestet aber 
PSpice sachte es geht ;) )

Edit: Wenn dein Offset 1,3V geringer ist kannste das ja noch anpassen ;) 
Einfach neu ausrechnen

Autor: bitte löschen (Gast)
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Ich war bisher davon ausgegangen, dass man keine symmetrische 
Versorgungsspannung braucht, um mit rein positiven Spannungen zu 
rechnen, aber vielleicht irre ich mich ja.
Ich würde es erst mal ohne ICL7662 auf dem Steckboard probieren.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Philipp Klostermann schrieb:
> Ich war bisher davon ausgegangen, dass man keine symmetrische
> Versorgungsspannung braucht, um mit rein positiven Spannungen zu
> rechnen, aber vielleicht irre ich mich ja.
Jain.
Klar kann man die Aufgabe auch nur im positiven Spannungsbereich lösen, 
aber dafür braucht der OP eine andere Beschaltung. Denn ein 
invertierender Verstärker will eben aus einer positiven Spannung eine 
negative machen...

Autor: bitte löschen (Gast)
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Aber woher "weiß" der OP, das das, was an seiner negativen 
Spannungsversorgung anliegt, -15 V und nicht 0 V ist? Er kennt doch nur 
die Differenz zwischen Vcc und Vee. Wenn er über den Gegenkopplungszweig 
GND bekommt, ist das die niedrigste ihm bekannte Spannung, also aus 
seiner symmetrischen Sichtweise -Vcc/2 V.
Wenn ich nicht gleich wieder zu meiner Tochter hoch müsste, würde ich 
das schnell auf dem Steckboard ausprobieren.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Philipp Klostermann schrieb:
> Aber woher "weiß" der OP, das das, was an seiner negativen
> Spannungsversorgung anliegt, -15 V und nicht 0 V ist?
Das ist dem erst mal schnurzegal. Er versucht einfach, seinen Ausgang in 
Richtung negativ auszusteuern. Und dann ist bei 0V Schluss. Pech gehabt.

> Wenn er über den Gegenkopplungszweig GND bekommt, ist das die
> niedrigste ihm bekannte Spannung, also aus
> seiner symmetrischen Sichtweise -Vcc/2 V.
Ein OPAmp versucht, die Differenz zwischen seinen Eingangspins auf 0V zu 
halten. Und wenn der +Eingang an GND liegt, dann ist des OPAmps Ziel, 
diese Spannung auch am -Eingang zu erreichen.
Nehmen wir mal die Widerstände des Verstärkers als Spannungsteiler her:
   Vin ---R1---o----R2---- Ausg
               |
               -In
Wenn jetzt Vin = 10V sind, dann muß der Ausgang -10V haben, damit am -In 
0V sind. Und diese -10V müssen vom OPAmp kommen...

Autor: bitte löschen (Gast)
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Ich glaube, ich verstehe, was Du meinst, aber so ganz klar ist mir noch 
nicht, wo (bis auf die Bemessung der Widerstände) der Unterschied liegt.
Gehen wir mal von 0 .. +20 V Versorgungsspannung aus.
Wenn ich jetzt am Eingang eine Spannung von 4 V habe, und einen Offset 
von 3 V, soll das Ergebnis (am finalen Ausgang) ja 4 + 3 = 7 V sein.
Die Ausgangspannung am Addierer errechnet sich aus -R4 * (Uin / R3 + 
Uofs / R5).
Bei Uin = 4 und Uofs = 3 ist das -10 * (4 / 10 + 3 / 10) = -(4 + 3) = 
-7.
OK, verstehe. :-D
Der Addierer braucht wohl eine 0, und die ist dann durch das Niveau des 
nichtinvertierenden Einganges bestimmt. Würde da nicht ein symmetrischer 
Spannungsteiler reichen, der Vcc/2 als 0 definiert? Relativ dazu müsste 
die Addition dann ja wieder stimmen. Die rechnerischen Eingangswerte 
wären dann Uin' = Uin - 10 und Uofs' = Uofs - 10, also 4 V => -6 V und 3 
V => -7 V.
Dann wäre die Ausgangsspanung des Addierers (ich kürze die identischen 
Rs mal raus)
Vcc/2 + -(Uin' + Uofs') = 10 - (-6 + -7) = -3
Schon wieder Ooops!
Alles klar, Bereichsüberschreitung. R4 muss halbiert werden oder R3 und 
R5 müssen verdoppelt werden. Damit werden die Werte vor der Addition 
durch 2 geteilt was
10 - (-3 + -3,5) = 3,5V ergibt.
Diese müssten dann noch mit dem letzten OP (diesmal relativ zu 0 v) 
invertiert verdoppelt werden.
Ich würde das gerne noch tiefergehend zu Ende führen, aber die Kleine 
will ihr Pomps (Griesbrei)..
Melde mich des Nächtens nochmal.

Autor: daniel (Gast)
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Lothar Miller schrieb:
> Klar kann man die Aufgabe auch nur im positiven Spannungsbereich lösen,
> aber dafür braucht der OP eine andere Beschaltung.
So beschaltet funktioniert die Addition auch, oder?
Einziger Nachteil wäre, dass die Ausgangsspannung nie genau GND, bzw. 
VCC erreicht?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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daniel schrieb:
> So beschaltet funktioniert die Addition auch, oder?
Das sieht nicht schlecht aus... ;-)

> Einziger Nachteil wäre, dass die Ausgangsspannung nie genau GND, bzw.
> VCC erreicht?
Nimm einen Rail-to-Rail OP, dann geht das. Mit unipolarer Versorgung 
solltest du sowieso einen nehmen, der mindestens an die negative Rail 
herankommt (z.B. mindestens LM358, LM324).

Autor: daniel (Gast)
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Lothar Miller schrieb:
>> So beschaltet funktioniert die Addition auch, oder?
> Das sieht nicht schlecht aus... ;-)
Dann müsste die Schaltung so funktionieren?

Ich muss mal suchen, ob ich einen passenden Opamp hier habe, dann bau 
ich die mal auf. Laut Liste sollten noch LM324 da sein, hatte ich eh 
dafür ausgewählt.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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daniel schrieb:
> Dann müsste die Schaltung so funktionieren?
Ich würde es nicht anders machen... ;-)

Autor: daniel (Gast)
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So, aufgebaut, getestet, funktioniert.
Danke Euch.

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