Hallo,
ich möchte ein Signal zunächst Hochpassfiltern, und es danach mit einem
OP-Verstärker invertiert verstärken.
Die Verstärkung habe ich mit V = 20k/500 = 40 gewählt.
Das eingehende Signal soll nach "oben" und "unten" verstärkt werden
können, so dass ich den nicht inverstierten Eingang auf Vcc/2 gelegt
habe.
Nun habe ich zwei mögliche Schaltungen.
Die linke Schaltung stammt im wesentlichen aus einem
TI-Application-Guide.
Die rechte Schaltung ist eine Kettenschaltung aus passivem Hochpass und
nachfolgendem invertierendem OP, quasi wie aus dem Lehrbuch entnommen.
Nun frage ich mich, ob es qualitative Unterschiede bzw. Vorteile der
Schaltungen gegenüber der jeweils anderen gibt?
PS.: Das Eingangssignal besitzt einen geringen Gleichspannugnsoffset der
in die Größenordnugn von VCC/2 geht, einen Rauschanteil und natürlich
den eigentlich interessierenden Signalpegel.
Außerdem besteht das Eingangssingnal nur aus vereinzelten kurzen Pulsen.
Es ist also als einmaliges Ereignis zu werten.
Der Spannungsteiler für VCC/2 sollte für AC-Signale niederohmig gemacht
werden. D.H. es muß zum 10K Widerstand (R4 li., R6 re)ein C mit ca. 10uF
parallelgeschaltet werden. Sonst schlägt ein ev. vorhandener VCC ripple
voll durch.
Grüsse
Die rechte Schaltung geht gar nicht, da der (-)-Eingang
gleichspannungsmäßig auf 0V hängt, der (+)-Eingang aber auf Vcc/2. Der
Ausgang müsste daher auf (Vcc/2) * 13,33 gehen [13,33=20k/(500+1,5k)],
damit die Differenzspannung zwischen den Eingängen 0 ist.
Daher: linke Schaltung + C lt. Gebhard Raich!
Gruß Dietrich
ok danke für die ersten Antworten.
Es wird also eine die linke Schaltung werden.
Eine Frage im Anschluss:
Die Cut-Off-frequenz des Hochpasses müsste doch wie folgt berechnet
werden:
1/( 2pi C1 (R7+ R3||R4) ) = 1/( 2pi C1 6kohm), richtig?
...oder spielt das Verhältnis von R7 zu R10 ebenfalls eine Rolle für das
Frequenzverhalten?
mfg
...und noch eine Frage im Anschluss:
könnte die rechte Schaltung ggf. doch verwendet werden, wenn der
Widerstand R8 einfach entfällt?
Dann würde ich vermuten, dass der Kondensator C1 mit R9 zusammen einen
Hochpass bildet...
>Die Cut-Off-frequenz des Hochpasses müsste doch wie folgt berechnet>werden:>1/( 2pi C1 (R7+ R3||R4) ) = 1/( 2pi C1 6kohm), richtig?
nicht richtig.
R10(li) bzw. R9 (re) sind ebenfalls widerstände, die auf eine virtuelle
Masse führen. Merke: der OPV stellt seine Ausgangsspg. so ein, dass die
Eingänge gleiches Potential führen (im linearen Betrieb).
D.h. Schaltung re:
tau = C2*(R8||R9)
links:
tau = C1*((R7+R4/2)||R10)
Grüsse
Hallo,
in der linken Schaltung auch noch R7 weglassen (oder in der rechten R8,
dann sind die Schaltungen gleich). R7 verschlechtert nur den Offset und
macht die Berechnung der Grenzfrequenz schwieriger... Ohne R7 ist die
-3dB Grenzfrequenz des Hochpasses f = 1/(2*PI*C1*R10) mit R10 = 500 Ohm.
Mit R7 werden 6k wechselspannungsmäßig parall zu R10 geschaltet (R7 +
Parallelschaltung von R3 und R4), so daß man mit 462 Ohm statt 500 Ohm
rechnen muß. Ohne R7 hat man eine Grenzfrequenz von ca. 320kHz, darunter
wird schon weggefiltert.
Edit:
Mit R7 wird die Sache noch komplizierter: Ohne Kondensator am
Spannungsteiler R3/R4 kommt etwas von der Eingangsspannung auch am
"+"-Eingang an, die Verstärkung sinkt, der maßgebliche
Eingangswiderstand für die Filterfrequenz ändert sich auch. Ich habe
aber keine Lust, das jetzt auszurechnen, da die Schaltung mit R7 viel
schlechter ist, falsche Verstärkung und schlechterer Offset. Ohne R7
gilt obige einfache Formel, die Offsetspannung ist gleich der
Eingangsoffsetspannung plus Inputstrom mal R1. Mit Kondensator an R3/R4
stimmt die Verstärkung wieder, in die Formel muß man R10||R7 einsetzen
und der Offset ist immer noch mies mit R7...
Gruß
Andy_W
Vielen dank für die Antworten.
Eine Sache ist mir aber noch nicht klar:
Du meintest R7 verschlechtere den Offset. Wie kommst du darauf, bzw.
wieweit hängt R7 mit dem Offset des OP zusammen?
...und eine zweite Sache kommt mir nun ebenfalls komisch vor. Ich
schrieb ja, dass ich die obere Schaltung (links) z.T. aus einer
TI-App-Note übernommen habe.
Es wundert mich dann doch etwas, wenn das Weglassen von R7 letztenendes
eine gleichwertige Schaltung ergäbe, die dann auch noch einfacher zu
berechnen ist... Daher dann nochmal die Frage: Wo ist der Vorteil, eine
Schaltung wie links gezeigt zu bauen im Vergleich zu einer ohne den
Widerstand R7, wobei dann R10 einen anderen Wert annehmen müsste, um das
gleiche Frequenzverhalten zu generieren...
Hallo,
betrachtet man nur die Gleichspannungsverhältnisse, wird die halbe
Betriebsspannung vom Spannungsteiler verstärkt. Der Faktor ergibt sich
aus R1 / (R10 + R7 + (R3||R4)). Da die halbe Betriebsspannung auch
virtuelle Masse ist, wird lediglich der Offset verstärkt (ca. 3-fach).
Das gilt auch dann, wenn ein Kondensator am Spannungsteiler R3/R4
angschlossen ist. Ohne R7 ist die Gleichspannungsverstärkung aber Null,
es bleibt nur der Inputoffset und Inputstrom mal R1.
Evtl. ist in der App-Note ein OPAMP verwendet worden, der erst ab einer
Mindestverstärkung nicht mehr schwingt. Läßt man den Eingang offen, ist
die Verstärkung ohne R7 Null und dann schwingt es. Sobald der Eingang
angeschlossen ist, wäre wieder Ruhe. Mit R7 ist die Verstärkung nicht
Null, sondern ca. 3 bei offenem Eingang, könnte sein, daß bei der
Anwendung dann gerade kein Schwingen mehr passiert. Mit OPAMPs, die
intern normal kompensiert sind, spielt das aber keine Rolle, R7 kann
problemlos weggelassen werden. Ebenso gibt es keine Probleme, wenn der
Eingang immer an einer niederohmigen Quelle angeschlossen ist. Das muß
sie auch, damit die Filterfrequenz stimmt, sonst muß man den
Innenwiderstand der Quelle zu R10 addieren, die Verstärkung sinkt dann
auch entsprechend.
Vielleicht stammt R7 aber aus einer ursprünglich anderen Schaltung (z.B.
kleine Verstärkung mit viel größerem R10 und man wollte trotzdem einen
kleinen Eingangswiderstand und R7 ist bei der Änderung einfach
dringeblieben. Oder man hat einen OPAMP mit sehr hohem Biasstrom an den
Eingängen, die aber nahezu gleich sind, dann hilft R7 den Offset zu
verbessern (das wäre aber ein ungünstiger OPAMP), dann wäre es aber
besser, den Spannungsteiler an den Eingang hinter C1 zu legen und am
"+"-Eingang ein Kondensator gegen Masse, R7 hätte dann den Wert R10||R1.
Bei OPAMPs mit FET-Eingängen oder auch sonst geringem Biasstrom ist die
linke Schaltung ohne R7 am besten.
Gruß´
Andy_W
Danke für die ganzen Antworten.
Wäre es in eine konkreten Umsetzung empfehlenswert, die
Vcc/2-Referenzspannung über einen Spannungsfolger zu realisieren, oder
bietet das gegenüber dem einfachen Spg-Teiler keine Vorteile?
mfg
Großes Fragezeichen schrieb:> Wäre es in eine konkreten Umsetzung empfehlenswert, die> Vcc/2-Referenzspannung über einen Spannungsfolger zu realisieren, oder> bietet das gegenüber dem einfachen Spg-Teiler keine Vorteile?
In diesem Fall hängt ja nur der (+)-Eingang dran, und da fließt (fast)
kein Strom. Da reicht der Spannungsteiler.
Sonst ist ein Spannungsfolger oft sinnvoll - das hängt vom Laststrom und
auch von den Anforderungen an Genauigkeit und Stabilität ab.
Gruß Dietrich
...nun, die Schaltung besitzt insgesamt zwei OP-Verstärker, die beide
auf Vcc/2 bezogen messen sollen.
Dabei sollen Pulse in der Länge von ~100us genutzt werden.
Lohnt dort bereits ein Spannungsfolger, oder benötigt man ggf sogar zwei
Stück, um die OPs vollkommen unabhängig voneinander betreiben zu können?
Eine eigene Frage?
Dieser Thread ist über 14 Jahre alt.
Stell sie in einem eigenen Thread – dort lesen mehr Leute mit, und sie wird öfter und schneller beantwortet.
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