Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsaddierer - LM741


von Rador (Gast)


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Hi,

als relativer Neuling habe ich eine Schaltung zusammengewürfelt, die ein 
Wechselspannungssignal -2,5V - 2,5V auf eine Festpannung von 2,5V 
addieren soll, so das am Ausgang Werte zwischen 0 und 5V gemessen werden 
können.

Die beiden Widerstände zwischen 5V und GND bilden den Spannungsteiler, 
der Widerstand darunter zusammen mit dem vor "Input" sind teil des 
Addierers. Die Addierschaltung benutzt einen LM741 als OpAmp.
Der zweite 741'er soll das Signal invertieren, da aus der 
Addierschaltung ja ein umgepoltes Signal kommt. An Output möchte ich 
gerne später die Werte messen.

Das alle Widerstände 560 Ohm haben ist der massigen Verfügbarkeit 
geschuldet, prinzipiell müssen sie ja nur alle gleich sein.

Ich habe versucht die Schaltung in GNU Spice zu stecken, leider wirft 
dieser beim Importieren Errors, die ich nicht deuten kann. Vielleicht 
kann sich bei Gelegenheit ja mal jemand die .sch anschauen.

Danke schonmal im Vorraus.

von HildeK (Gast)


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Ich empfehle dir, erst mal die Seite 
Operationsverstärker-Grundschaltungen anzuschauen.
Beide OPAs sind nicht annähernd brauchbar beschaltet.

von Rador (Gast)


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Ich habe die Schaltung eigentlich auf Basis genau dieser Seite gebaut, 
von d.h. wundert mich etwas, dass es nun nicht passt.

Der Addierer, der dort aufgeführt ist benutzt zwar einen anderen 
Baustein, dennoch ändert das ja nichts an der Beschaltung des OpAmps 
(außer das beim LM741 + und nicht - oben ist).

Es wäre sehr freundlich, wenn du mir erklären könntest, warum diese 
Beschaltung (ins besondere des Addierers, der Inverter ist ja erstmal 
beiläufig) trotzdem falsch ist.

von HildeK (Gast)


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- Ein 741 arbeitet nicht mit 5V.
- bei einem Ausgangssignal von 5V muss die Versorgung mindestens 10..12V 
betragen
- der rechte hat keine Beschaltung, arbeitet also auf Verstärkung → ∞. 
Er benötigt eine Gegenkopplung zur Einstellung der Verstärkung.
- der Ausgang des linken ist Pin 6 und nicht Pin 2 - dort ist aber die 
zweite Stufe angeschlossen.
- wenn du dein Eingangssignal 'hochheben' willst, benötigst du einen 
Kondensator am Eingang.
- der linke OPA scheint eine invertierende Version werden zu wollen. 
Dann wirst du aber bei +2.5V Eingang -2.5V am Ausgang erhalten. Das geht 
nur dann, wenn du eine negative Versorgung zur Verfügung hast.

von HildeK (Gast)



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Sowas könnte gerade so gehen, auch mit 5V Single Supply, wenn du für den 
OPA einen Rail-to-Rail-OPA verwendest.

von Rador (Gast)


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Danke für die Antworten, einige Fehler sind für mich durch sie 
offensichtlich geworden.

Da ich sowieso noch eine Spannungsquelle für +/-15V habe würde ich gerne 
bei den LM741 bleiben. Damit sollten ja auch die Kondensatoren 
wegfallen.

Nachgebessert liegt mein neuer Plan im Anhang. Enthält dieser immer noch 
Fehler, die ich nicht korrigiert oder gar neu eingebaut habe?

von MaWin (Gast)


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> Enthält dieser immer noch Fehler,

Aber satt.

In echt sprengt's den uA741.

Ausserdem kommt bei -2.5V rein nicht 0V raus raus,
und bei +2.5V rein nicht 5V raus raus.

von Rador (Gast)


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Das wäre sehr schade, wenn der IC gleich den magischen Rauch verlieren 
würde.

Der Spannungsaddierer ist ein Clon von dem, der in den 
OpV-Grundschaltungen beschrieben ist 
(http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/7/77/Op-addierer.png), der 
Inverter kommt von 
http://www.play-hookey.com/analog/experiments/images/basic_opamp.gif . 
Den Spannungsteiler habe ich mir mehr oder weniger selbst 
zusammengetüddelt.

Bei -2.5 - 2,5V Input und (-5/2) Spannung sollten nach dem ersten OpV 
doch 0-5V stehen bleiben, nach dem Inverter also -5-0V.

Wo genau habe ich eine Sprengfalle in das Desing eingebaut?

von HildeK (Gast)


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Rador schrieb:
> Wo genau habe ich eine Sprengfalle in das Desing eingebaut?

Wenn ich mich recht erinnere, ist auch beim 741 die negative Versorgung 
auf e
Pin 4 und die positive auf Pin 7. Bei dir ist es genau umgekehrt.
Ein Datenblatt kann weiterhelfen!
Sprengen wird's ihn vielleicht nicht, aber kaputt ist er hinterher ...

von Rador (Gast)


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Uh, was für ein dummer Fehler. Da hätte ich auch selber drauf kommen 
können, das Datenblatt ist da ja eindeutig.

Ansonsten gefällt mir die SChaltung eigentlich gut, gibt es sonst noch 
etwas zu bemängeln? VIelleicht noch einen zusätzlichen R zwischen LM741 
links und Masse?

von MaWin (Gast)


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> gibt es sonst noch etwas zu bemängeln?

Ja klar, wurde doch schon geschreiben.
Es lösen sich doch nicht 2 Probleme, bloss weil du eines löst.

von Rador (Gast)


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Ich vermute du beziehst dich auf HildeK's Beitrag.

Die Versorgung habe ich angepasst, damit fallen die ersten beiden Punkte 
weg.
Die Beschaltung des rechten OpV's wurde geändert und macht jetzt auch 
Sinn.
Richtig angeschlossen ist der zweite OpV jetzt auch, ohne WIderstand 
zwischen den beiden. Das "Anheben" des Signals ist ja quasi obsolet 
geworden. Und der erste OpV hat sogar eine negative Versorgung.

Welchen Fehler habe ich übersehen?

von MaWin (Gast)


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Bei -2.5 - 2,5V Input und (-5/2) Spannung sollten nach dem ersten OpV
doch 0-5V stehen bleiben, nach dem Inverter also -5-0V.

von Christian L. (cyan)


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Der Spannungsteiler muss mit +5V anstatt -5V versorgt werden. Aber auch 
dann wird es nicht funktionieren, da dein Spannungsteiler für die 2,5V 
Offset mit dem Eingangswiderstand von 10kOhm belastet werden. Somit 
stell sich eine Spannung von lediglich 5/3V = 1,66V ein.
Du musst auch nicht mit einem Spannungsteiler arbeiten. Ein einfacher 
Widerstand reicht vollkommen (siehe erstes Bild). In dem Fall nutzt du 
den Sachverhalt aus, dass du die addierte Spannung mit dem Verhältnis 
von R1 und R2 gewichten kannst. Durch die 20kOhm gehen die 5V nur zur 
Hälfte ein, also 2,5V.
Im zweiten Bild ist die rote Linie deine Eingangsspannung und die grüne 
die resultierende Ausgangsspannung.

LG Christian

von Rador (Gast)


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Danke, an die Gewichtung via Widerstände habe ich gar nicht mehr gedacht 
(obwohl ich es gelesen und unter "nettes Feature" abgelegt hatte). Ist 
natürlich deutlich einfacher, als mit dem Spannungsteiler 
herumzufuchteln.
Der Vollständigkeit halber habe ich auch noch mal meinen endgültigen 
Plan angehängt.

Rador

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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So wie im Anhang geht's auch.

von MaWin (Gast)


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Man kann den OpAmp auch weglassen...

von Christian L. (cyan)


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Rador schrieb:
> Der Vollständigkeit halber habe ich auch noch mal meinen endgültigen
> Plan angehängt.

Du musst trotzdem die -5V durch +5V ersetzen. Diese werden ja mit 
invertiert.

LG Christian

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