Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sinussignal in Amplitude und Offset variieren


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von Till X. (till_n)


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Hallo,

ich möchte ein Sinus-Signal ( 0 - ca.2khz; 1,2V Vpp, 0,6V Offset) 
variabel verstärken und den Offset anpassen.

Mein Konzept war bisher:
Ein Digitalpotentiometer (DS1267) als Spannungsteiler zur variablen 
Signalabschwächung in Verbindung mit einem mit einem invertierenden OPV 
(LM358) mit fixem Gain zu verwenden (siehe Figure 8 im Bild).
Am positiven Eingang des OPV ist dann noch der Wiperabgriff eines 
zweiten  Digitalpotentiometer DS1267, welches an den Enden mit +5V und 
-5V verbunden ist und den Offset einstellbar machen soll.

Leider hab ich eine Art Crossover Distortion am Ausgang, der mir das 
Leben schwer macht. (siehe Bild im Anhang)

Ich hab auch schon die andere Beschaltung (Figure 7) versucht, nur ist 
da die Crossoververzerrung noch heftiger. Scheinbar hat der 
Wiperanschluss parasitäre Kapazitäten. Die dürfen doch aber nur in 
dieser Beschaltung den OPV zum oszillieren bringen und nicht in der mit 
dem Spannungsteiler.

Zunächst einmal bin ich mir gar nicht sicher, dass die 
Crossoververzerrung durch diese Kapazitäten hervorgerufen wird. Jedoch 
gibt es bei der Beschaltung in Figure 7 mit einem analogen Poti keine 
Probleme. Auch nicht wenn ich den Offset trotzdem noch mit einem 
digitalen Poti einstelle

von Anja (Gast)


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Till Xxx schrieb:
> mit einem mit einem invertierenden OPV
> (LM358) mit fixem Gain zu verwenden

Der LM358 ist kein Audio-Op-Amp.
verwende lieber einen TL082 (oder TL062 wenn es ein low power sein muß)

Gruß Anja

von NoPoP (Gast)


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Sieht aus wie die typische Crossover Verzerrung eines LM324.

von Klaus D. (kolisson)


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Hast du denn mal versucht einen anderen OPV zu verwenden ?
Der 358 ist ja ganz nett aber nicht zwingend immer gut.

Für deinen frequenzbereich ist wohl ein tlc2272 oder ähnlich
ersteinmal netter.

Zudem schreibst du da etwas von +5V und -5V am Poti.
Merkwürdigerweise ist der OPV aber auf GND und nutzt die -5V nicht .

Ich glaube aber primär, dass ein etwas besserer Opamp schon
einiges verbessert.

Gruss Klaus


P.S.
Da du ja sowieso irgendwie digital arbeiten willst, solltest
du zumindest für den Offset über ne gut gefilterte PWM nachdenken
und das Digi-Poti einsparen.

von Knut (Gast)


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Till Xxx schrieb:
> ich möchte ein Sinus-Signal ( 0 - ca.2khz; 1,2V Vpp, 0,6V Offset)
> variabel verstärken und den Offset anpassen.

da nimmste dir einen Addierer und addierst deinen Wechselanteil mit dem 
Gleichanteil. Vorher kannst du mit invertieenden OPV die jeweilige Größe 
verstärken wie du es brauchst.


Knut

von Till X. (till_n)


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Anja schrieb:
> Till Xxx schrieb:
>> mit einem mit einem invertierenden OPV
>> (LM358) mit fixem Gain zu verwenden
>
> Der LM358 ist kein Audio-Op-Amp.
> verwende lieber einen TL082 (oder TL062 wenn es ein low power sein muß)
>
> Gruß Anja

Welchen Vorteil hat ein Audio-Op-Amp hier? Bin leider nicht so bewandert 
in Analogtechnik.


>Zudem schreibst du da etwas von +5V und -5V am Poti.
>Merkwürdigerweise ist der OPV aber auf GND und nutzt die -5V nicht .


Die Schaltung entspringt dem Datenblatt des DS1267 und. In meiner 
Anwendung will ich  am positiven Eingang noch den Offset einstellen 
können. Sprich Poti zwischen +/-5V und den Wiperabgriff an den positiven 
Eingang des OPV.

>Da du ja sowieso irgendwie digital arbeiten willst, solltest
>du zumindest für den Offset über ne gut gefilterte PWM nachdenken
>und das Digi-Poti einsparen.

Mit der Offseteinstellung hat ich ja keine Probleme. Wollte an dem PCB 
daran auch nichts mehr ändern.

von Anja (Gast)


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Till Xxx schrieb:
> Welchen Vorteil hat ein Audio-Op-Amp hier? Bin leider nicht so bewandert
> in Analogtechnik.

Kleine Verzerrungen und niedriges Rauschen und bis 20kHz ausreichende 
Slew-Rate.

Der LM358 ist nur auf niedrigen Stromverbrauch und Single-Supply Betrieb 
getrimmt. Im Datenblatt steht ja auch explizit drin daß man einen 
Widerstand vom Ausgang an die Masse (= negative Versorgung) anschließen 
soll um die Übernahmeverzerrungen zu verringern.

Gruß Anja

von Klaus D. (kolisson)


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Till,
falls du nicht Beratungsresisten bist kannst du ggf. einen LT1013
verwenden oder noch besser einen MC34072.
Die sind vom "Common Mode Input" ähnlich und gleichzeitig wesentlich 
besser.

Gruss Klaus

von Till N. (Gast)


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Hallo Klaus und Anja,

danke für eure Antworten.

@KLaus: Ich bin nicht beratungsresistent. Da ich in dem Bereich neu bin, 
würde ich nur gern den genauen Grund für einen anderen OP wissen, damit 
ich das beim nächsten mal weiß. :-)

von Klaus D. (kolisson)


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Till N. schrieb:
> @KLaus: Ich bin nicht beratungsresistent. Da ich in dem Bereich neu bin,
> würde ich nur gern den genauen Grund für einen anderen OP wissen, damit
> ich das beim nächsten mal weiß. :-)

Hallo Till,
ehrlich gesagt kann ich dir den genauen Grund nicht wirklich nennen.
So Pi mal daumen hat das was mit der Endstufe und deren Ruhestrom
(innerhalb des OPV) zu tun.
Wenn du mal Googelst nach z.B.
crossover Distortion LM358
Übernahmeverzerrungen LM358

wirst du feststellen dass diese Dinge eben vorhanden sind.
Zudem ist der LM358 natürlich das billigste vom billigen und
trotzdem für viele Dinge einfach nur super.
Wenn man allerdings Wert auf bessere Signalformen legt bietet
es sich an, einen etwas besseren OPV zu nehmen .

Ich nannte ja bereits einige Kandidaten , die für den unteren
Spannungsbereich interessant sein könnten.

LT1013 oder noch besser einen MC34072.

Wenn du mit der Signalspannung eher am oberen Ende (nahe +UB) operierst
ist da zu nächst der MC1458 zu nennen, der das Billigpendant zu Lm358
ist.

Wenn es dann etwas besser sein soll käme eben z.B. der TL082 ins Spiel.

Lies dir ruhig mal die APP-Notes zu OPV durch und gönne dir die Zeit,
die es braucht wie ein OPAMP zu denken.

Fang doch hier an:

focus.ti.com/lit/an/slod006b/slod006b.pdf

Dann musst du unterscheiden zwischen Opamps mit NPN Input und PNP Input.
Zusätlich gibt die mit FET Eingängen.
Eine Sonderform sin R2R (Rail to Rail) Typen.
Da ist wieder zu unterscheiden ob die R2R am Eingang oder Ausgang 
können.
Manche können gar beides.

Dann musst auch auf das GBW Produkt achten.


ich denke dass du nun mal genug zu tun hast.


Gruss klaus

von Ina (Gast)


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>Sieht aus wie die typische Crossover Verzerrung eines LM324.

Geeeeeenau!

Ich würde hier einen TS912 verwenden.

von Till X. (till_n)


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Ich bin immer beeindruckt, wie ihr alle die ganzen verschiedenen OPamps 
kennt und welcher wo seine Schwächen hat.

@Klaus: Ich hab jetzt auch angefangen den Reference Guide zu lesen. Wäre 
das die erste Anlaufstelle um sich in der Hinsicht als Einsteiger 
weiterzubilden?

Mir sagen nämlich die Daten aus dem Datenblatt recht wenig, wenn ich die 
Opamps hinsichtlich Crossover Verhalten vergleichen will. Ich schätz mal 
da gehört einfahc viel Erfahrung dazu?

Den kompletten innerent Aufbau eines Opamps kann ich glaub vergessen 
verstehen zu wollen, da sich der ja von Generation zu Generation stark 
ändert.
Es scheint aber so, als wäre dies gerade für mein Problem notwendig?

Euch allen wieder einmal ein herzliches Dankeschön. Hier wird mir immer 
sehr gut geholfen. Das freut mich.

von Klaus D. (kolisson)


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Till Xxx schrieb:
> @Klaus: Ich hab jetzt auch angefangen den Reference Guide zu lesen. Wäre
> das die erste Anlaufstelle um sich in der Hinsicht als Einsteiger
> weiterzubilden?

Hallo Till,
Du musst das vorab bestimmt nicht alles lesen. Hauptsache du speicherst
das ab, damit du es ggf. parat hast.

>Mir sagen nämlich die Daten aus dem Datenblatt recht wenig, wenn ich die
>Opamps hinsichtlich Crossover Verhalten vergleichen will. Ich schätz mal
>da gehört einfahc viel Erfahrung dazu?

Das mit dem Crossover-Verhalten ist tatsächlich nicht in den 
Datenblättern
zu erkennen. Ein wenig Erfahrung oder regelmässiges Lesen in diesem
Forum erzeugte aber bei mir die Erinnerung dass diese Superbillig-OP
dazu neigen.
Andere bekannte OPV wie z.B. haben dann andere Macken oder besser 
gesagt,
ein Verhalten welches einen in den wahnsinn treiben kann.
Die TL06x  07x  08x Reihe können ein "Phase Reversal" (zum Googlen)
erzeugen wenn diese nicht richtig (ausserhalb der Spec) behandelt 
werden.

Grosse Missvertändnisse gibt es nicht nur bei der Menstruation der Frau
(da war doch mal so eine Werbung) sondern auch bei der 
Spannungsversorgung
von OPV.
Gerade bei der Frage ob nun symmetrische UB oder nicht ist dies im
datenblatt nicht immer erkennbar. Die Wahrheit ist aber dass es dem
OPV eigentlich egal ist, da dieser kein Voltmeter hat und die
Spannungen immer relativ sind.
ältere Modelle wie z.B. der LM741 hatten allerdings intern Zenerdioden
in der grössenordnung von 7Volt verbaut, was wiederum erklärt,
warum diese mit 5V UB niemals funktionieren können.

LM358 oder eben die besseren davon können aber mit 5V arbeiten und es 
ist
diesen dann egal ob du nun +5 hast oder +/- 2,5 oder sonstwas.
Wichtig ist die Differenz zwischen +V und -V.
Dies sollte aber dann zur Gesamtschaltung passen.

Hierzu empfehle ich auch mal dieses Dokument:

people.ece.cornell.edu/land/courses/ece4760/ideas/singlesupply.pdf

Am besten für den Anfang ist es sich eine Tabelle zu machen,
die die verfügbaren Opamps auflistet.
In die Tabelle gehöhren dann folgende Werte:
1. der verarbeitbare Eingangsspannungsbereich
(Common Mode Input)
2. der verarbeitbare Ausgangsspannungsbereich
(Outputvoltage swing)

Damit kannst du schonmal abschätzen welcher OPV Typ zu deinem Design
passt.

Zudem ist natürlich der Blick auf die max. UB zwischen V+ und V-
nicht zu vergessen . Ebenso auch die min UB

Gruss Klaus

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