Hallo!
Ich hätte da eine Frage. Am besten ich sage gleich dazu, dass ich noch
nicht so viel Ahnung habe, vielleicht entschuldigt das meine (eventuell)
dumme Frage.
Ich habe ein analoges, massebezogenes Signal (Frequenz geschätzt
10...500 kHz) welches ich in ein differentielles Signal umwandeln
möchte. Das Signal ist mit einem Offset von +2V versehen und kommt so
aus einem anderen Gerät raus. Den Offset kann ich so auch nicht direkt
abgreifen. Das differentielle Signal soll am Ende auch um diese +2V
schwingen (beide Pfade).
Normalerweise würde ich jetzt einfach einen invertierenden Verstärker
(mit OpAmp) nehmen, aber der würde ja auch den 2V-Offset umkehren?
Alternativ dachte ich mir, mit einem Spannungsregler erzeugte -4V
aufzuaddieren und dann zu invertieren. Aber so oder bräuchte ich dann
eine negative Spannungsversorgung (die ich mir gerne sparen würde) und
hätte im zweiten Fall wohl auch nicht exakt die gleichen DC-Pegel auf
dem invertierten und nicht invertierten Zweig.
Eigentlich hört sich das ja nicht nach einer so komplizierten Aufgabe
an...wie macht man so etwas ohne negative Spannungsversorgung, wenn man
schon etwas mehr Ahnung hat? :)
Gruß,
havarti
Ich würde das so machen, wie in symmetrieren.PNG .
Allerdings müssen für 500kHz wahrscheinlich schnellere OPamps zum
Einsatz kommen und auch die Beschaltung niederohmiger ausfallen.
havarti schrieb:> Normalerweise würde ich jetzt einfach einen invertierenden Verstärker>> (mit OpAmp) nehmen, aber der würde ja auch den 2V-Offset umkehren?
Hallo,
wenn du keine negative Versorgung haben willst, musst du auch deine
OpAmps mit einer solchen positiven Offsetspannung betreiben - für einen
differentiellen Ausgang brauchst du einen invertierenden und einen
nichtinvertierenden Verstärker mit möglichst gleichen Eigenschaften.
Grundsätzlich hast du 2 Möglichkeiten:
1. du vertraust darauf, dass die 2 V schon stimmen werden, und
beschaltest deine OpAmps mit der gleichen Offsetspannung (du betreibst
sie also an der gleichen virtuellen Masse). Da das vermutlich nicht
genau genug ist, solltest du deine Offsetspannung abgleichbar machen,
dann kannst du sie so einstellen, dass die differentiellen Ausgänge
zueinander symmetrisch sind.
2. Du trennst den Gleichspannungsanteil des Signals mit einem
Kondensator ab, dann sind die Ausgänge auch ohne Abgleich symmetrisch.
Einen Offset brauchst du wegen der fehlenden negativen Versorgung
natürlich trotzdem.
Sollte der Offset am Ausgang stören, müsstest du wiederum über
Kondensatoren auskoppeln, oder du nimmst eben doch eine negative
Versorgung dazu - ist eh die sauberste Lösung.
Gruss Reinhard
@ Irina (Gast)
Dein Schaltplan ist aber wirklich merkwürdig.
Das, was du ja suchst , ist ein Symmetrierer.
Allerdings haben Reinhard und LTC jeweils auf Ihre Art Recht,
nicht zuletzt wegen der hohen Frequenz.
Interessant wäre natürlich zu wissen, mit welcher Amplitude die
Signale reinkommen.
Ferner wichtig ist, on es Sinüsse oder was anderes sind.
Sollen die Sigs weitergeleitet werden oder bleibe diese vorort ?
Sag ,was du machen willst und man kann falsche Vorschläge schon
ausschliessen
Klaus
>@ Irina (Gast)>Dein Schaltplan ist aber wirklich merkwürdig.
Aha, wieso denn? Ist doch eine ganz harmlose, kleine Schaltung.
OP2 läßt das Signal unverändert und OP1 dreht seine Phase. Dazu wird
zunächst mit R1 und C1 der 2V Gleichanteil herausgefiltert und der "+"
Eingang von OP1 auf diesen Wert vorgespannt. Dann wird mit C3 der
Gleichanteil aus dem Signal herausgefiltert und das resultierende, reine
Wechselspannungssignal invertiert und um 2V angehoben. Auch der
Scopeplot zeigt, daß hier alles mit rechten Dingen zugeht.
Gut, man könnte C3 auch weglassen, aber manchmal ist es sinnvoll, dort
zwei unterschiedliche Zeitkonstanten zu haben.
Ja Irina,
irgendwie irritieren mich dein Kondensatoren.
siehe:
http://homepage.internet.lu/animations/portland/electronic/diff/balance.htm
ABB.2 für einen Standardsymmetrierer.
Ob und wieweit man da noch Offsets und Dc filtering einbauen muss
liegt ja dann noch in Verantwortung des Erbauers und steht auf nem
anderen
Blatt.
Er kann ja auch mit +- Ub arbeiten (chargepump)
Klaus
>Ja Irina,>irgendwie irritieren mich dein Kondensatoren.>siehe:>http://homepage.internet.lu/animations/portland/el...>ABB.2 für einen Standardsymmetrierer.
Hast du den 2V-Offset vergessen? Havarti schriebt doch:
>Das Signal ist mit einem Offset von +2V versehen und kommt so>aus einem anderen Gerät raus. Den Offset kann ich so auch nicht direkt>abgreifen. Das differentielle Signal soll am Ende auch um diese +2V>schwingen (beide Pfade).
Es käme ja auch darauf an, was der TO am Ausgang eigentlich haben will.
er will ja die 2V als Bias mit durchschleppen.
havarti schrieb:> Das differentielle Signal soll am Ende auch um diese +2V> schwingen (beide Pfade).
Entweder will den Original Offset durchschleifen oder kann damit
leben einen neuen stabilisierten Offset einzuspeisen.
eigentlich ist auch nicht ganz klar welches Eingangssignal anliegt.
>> (Frequenz geschätzt 10...500 kHz)
10 Hz bis 500 khz oder 10khz bis 500khz ?
Was ist die Signalform ?
Klaus
Hallo und Danke für all die Vorschläge und Ideen!
Ich habe mich in der Zwischenzeit noch ein wenig mehr durch die Theorie
durchgelesen und verstehe jetzt langsam, was ich da tue ;)
Ich werde es jetzt so machen, dass ich den Gleichanteil von 2V erst
mittels Kondensator wegfiltere und dann beim OP für beide Zweige
(Original und umgekehrtes Signal) wieder aufschlage. So ist der Offset
nachher in beiden Zweigen gleich. Die 2V "baue" ich mir mit einem
Spannungsteiler aus der Versorgungsspannung.
Das Signal ist etwa 10khz bis 500khz, wobei die 500 kHz ein wenig
hochgegriffen sind. Am Ende gibt es wohl nicht wirklich Anteile über 200
kHz.
An OP's habe ich noch TL071 da, 3 MHz Bandbreite. Da ich ja nicht
verstärke, sollten die doch ausreichend sein, oder?
havarti schrieb:> Die 2V "baue" ich mir mit einem> Spannungsteiler aus der Versorgungsspannung.
genau das machst du nicht !
Du nimmst besser einen TL431 ,der ohne besondere Beschaltung 2,5 Volt
liefern wird. Wenn es dann doch genau 2Volt sein müssen dann muss man es
anders machen.
Mein Tipp.. wie immer:
"Erst grübeln und dann dübeln"
Liebe Grüsse Klaus
>Ich werde es jetzt so machen, dass ich den Gleichanteil von 2V erst>mittels Kondensator wegfiltere und dann beim OP für beide Zweige>(Original und umgekehrtes Signal) wieder aufschlage. So ist der Offset>nachher in beiden Zweigen gleich. Die 2V "baue" ich mir mit einem>Spannungsteiler aus der Versorgungsspannung.
Warum so aufwendig? Schwankt denn deine 2V Offsetspannung, daß du sie
herausfiltern mußt? Falls nicht, ist meine Schaltung doch völlig
ausreichend. Ersetze C3 noch durch einen Kurzschluß.
>An OP's habe ich noch TL071 da, 3 MHz Bandbreite. Da ich ja nicht>verstärke, sollten die doch ausreichend sein, oder?
Bei einer Loop Gain von rund 20dB bleibt da aber nicht viel zum
Ausregeln.
Klaus De lisson schrieb:> havarti schrieb:>> Die 2V "baue" ich mir mit einem>> Spannungsteiler aus der Versorgungsspannung.>> genau das machst du nicht !> Du nimmst besser einen TL431 ,der ohne besondere Beschaltung 2,5 Volt> liefern wird. Wenn es dann doch genau 2Volt sein müssen dann muss man es> anders machen.
Vielleicht eine dumme Frage, aber warum kein Spannungsteiler? Wegen dem
erhöhten Stromverbrauch?
Wenn ich den Gesamtwiderstand vom Spannungsteiler relativ klein halte
(z.B. 1kOhm), sollte der Op die Spannungsquelle bzw. den Spannungsteiler
ja kaum belasten - sprich, die 2V sollte der Spannungsteiler liefern
können.
Irina schrieb:>>Ich werde es jetzt so machen, dass ich den Gleichanteil von 2V erst>>mittels Kondensator wegfiltere und dann beim OP für beide Zweige>>(Original und umgekehrtes Signal) wieder aufschlage. So ist der Offset>>nachher in beiden Zweigen gleich. Die 2V "baue" ich mir mit einem>>Spannungsteiler aus der Versorgungsspannung.>> Warum so aufwendig? Schwankt denn deine 2V Offsetspannung, daß du sie> herausfiltern mußt? Falls nicht, ist meine Schaltung doch völlig> ausreichend. Ersetze C3 noch durch einen Kurzschluß.
Ich glaube, ich hatte deine Schaltung beim ersten Draufschauen nicht
richtig verstanden. Meine Idee kommt zwar mit gleich vielen Bauelementen
aus, aber deine sieht doch etwas durchdachter aus :)
Eine blöde Frage: "Muss" der 10kOhm-Widerstand nach Masse an U2+ sein
und welche Aufgabe erfüllt er?
>>An OP's habe ich noch TL071 da, 3 MHz Bandbreite. Da ich ja nicht>>verstärke, sollten die doch ausreichend sein, oder?>> Bei einer Loop Gain von rund 20dB bleibt da aber nicht viel zum> Ausregeln.
Vielleicht die Gelegenheit etwas klarzustellen, was ich mir eventuell
falsch aus dem Internet angelesen habe:
Der TL071 hat ein Gain-Bandwidth-Produkt (GBW) von 3 MHz. Ich hatte das
so verstanden, dass ein 3 MHz-Sinus bei einer Verstärkung von 1 hinten
mit der gleichen Amplitude rauskommt wie er vorne reingeht. Erst bei
höheren Frequenzen wird er gedämpft. Da ich ja nichts verstärken möchte,
brauche ich da überhaupt einen Loop Gain >1 ? Was müsste der Op Amp in
meinem Fall ausregeln?
Gruß,
havarti
havarti schrieb:> Vielleicht eine dumme Frage, aber warum kein Spannungsteiler?
Weil ein Spannungsteiler keine stabile Refenrenz ergibt.
Das geteilte Ergebnis des Spannungsteilers schwankt mit der
Betriebsspannung. Also nimmt man wenigstens ne z-Ziode o.ä..
Gruss K.
>Vielleicht eine dumme Frage, aber warum kein Spannungsteiler? Wegen dem>erhöhten Stromverbrauch?
Der Grund ist einfach der, daß die Versorgungsspannung nicht sehr stabil
ist und dein Offset dadurch schwanken könnte.
>Eine blöde Frage: "Muss" der 10kOhm-Widerstand nach Masse an U2+ sein>und welche Aufgabe erfüllt er?
Er gibt dem Eingang eine definierte Eingangs-Impedanz für sehr niedrige
Frequenzen und DC, erlaubt damit die Entladung von C1 und bietet den
"Input Bias" Strömen der OPamps einen Pfad nach Masse, wenn keine
Signalquelle angeschlossen ist.
>Der TL071 hat ein Gain-Bandwidth-Produkt (GBW) von 3 MHz. Ich hatte das>so verstanden, dass ein 3 MHz-Sinus bei einer Verstärkung von 1 hinten>mit der gleichen Amplitude rauskommt wie er vorne reingeht. Erst bei>höheren Frequenzen wird er gedämpft. Da ich ja nichts verstärken möchte,>brauche ich da überhaupt einen Loop Gain >1 ? Was müsste der Op Amp in>meinem Fall ausregeln?
Nackte OPamps sind in der Regel nicht sehr lineare Verstärker und
gewinnen ihre hervorragenden Eigenschaften erst durch eine Gegenkopplung
in Verbindung mit einer ausreichenden Verstärkungsreserve. "Ausgeregelt"
werden hierbei die Unlinearitäten. Außerdem sorgt die
Verstärkungsreserve für niedrige Ausganswiderstände und
Temperaturstabilität der eingestellten Verstärkung.
Zum Vergleich: Der Open Loop Gain Temperaturgang bei einem typischen
OPamp ist rund 1%/°C, die Open Loop Ausgangsimpedanz beträgt rund
200...500R und der Open Loop Gain Linearitätsfehler liegt bei rund 5%.
Diese Abweichungen vom Ideal werden näherungsweise um den Faktor der
Verstärkungsreseve verkleinert.
Bei einer Verstärkungsreserve von 100 ist der Closed Loop Gain
Temperaturgang also rund 0,01%/°C, die Closed Loop Ausgangsimpedanz
beträgt rund 2...5R und der Closed Loop Gain Linearitätsfehler liegt bei
rund 0,05%.
Erst mit einer ausreichenden Verstärkungsreserve arbeitet ein OPamp so,
wie er soll.
Ich weiß ich bin etwas spät dran mit meiner Antwort, aber trotzdem
möchte ich mich nochmal für die hilfreichen Antworten bedanken. Die
Schaltung ist aufgebaut und funktioniert zu meiner Zufriedenheit :)
