OpAmp Verstärkerschaltung berechnen macht mir Probleme

[Michael (Gast)]

Hallo zusammen,

eigentlich ist das schon peinlich, ich hab schon 100te 
OpAmp-Verstärkerschaltungen berechnet und gebaut, aber heute sitze ich 
schon 3 Stunden an 3 Widerständen und bin einfach zu doof auf die Lösung 
zu kommen.

es geht darum den Spannungsbereich von 0.45V ~ 0.61V linear auf 1V~4V 
abzubilden. Und zwar mit einer einfachen Schaltung wie der im Anhang.

Kann mir jemand von euch mit einem Lösungsweg aushelfen?
Kann doch gar nicht so schwer sein, oder?

Danke schonmal
Michi

[Tom K. (ez81)]

Ich würde aus V1,R1,R2 eine Ersatzspanungsquelle mit Innenwiderstand 
machen, damit rechnen und ganz zum Schluss die ESQ wieder in einen 
Spannungsteiler aus 5V umrechnen

[Michael (Gast)]

hmm, ja das glaube ich zu versuchen (du meins V2 nicht V1 richtig?)

ich bekomme nichts sinnvolles hin

[Tom K. (ez81)]

Ja, ich meinte V2.

OK, dann ausführlicher:
R1||R2 ist Rx
5V * R2/(R1+R2) = Ux

Verstärkung ist (4-1) / (0.61 - 0.45) = 18.75
also ist R3 = 17.75 * Rx (nichtinvertierender Verstärker, der Offset ist 
hierbei noch egal)

Dann den Fall 0.45V am Eingang und 1V am Ausgang einsetzen. Am -Eingang 
liegen auch 0.45V an wie am +Eingang (Opamp-Regel #1) :
Ux ---- Rx ----- [0.45V] ---- R3------ 1V
In den OP fließt kein Strom (Opamp-Regel #2), also fließt der Strom 
durch R3 auch durch Rx:
(1V-0.45V) / R3 = (0.45V - Ux) / Rx
Das entspricht
(1V-0.45V) / (17.75*Rx) = (0.45V - Ux) / Rx
Rx rauskürzen, Ux ausrechnen.

Spannungsteiler aus R1 und R2 so hinfummeln, dass Ux rauskommt. 
(Irgendwelche Werte einsetzen)

Innenwiderstand vom Spannungsteiler (Rx = R1||R2) ausrechnen.
R3 = 17.75*Rx wählen.

Fertig.

[Tommy (Gast)]

Ich versteh das nicht... egal was ich rechne, beim simulieren kommt am 
Ende nix richtiges raus! Warum?

[spontan (Gast)]

>eigentlich ist das schon peinlich, ich hab schon 100te
>OpAmp-Verstärkerschaltungen berechnet

Ja-nee-is-schon-klar.

[troll (Gast)]

spontan schrieb:
>>eigentlich ist das schon peinlich, ich hab schon 100te
>>OpAmp-Verstärkerschaltungen berechnet
>
> Ja-nee-is-schon-klar.
Versuch es doch selber mal statt irgendwelchen Blödsinn zu schreiben. 
Ich stelle gerade fest das ist nicht so trivial wie es aussieht. :-/

[Tommy (Gast)]

Jetz bin ich angesteckt und verzweifle!

Meine Rechnung wie deine oben.
Ux = 0.481V

mit gewählten einem R2 = 1k ergibt sich
R1 = (U_V2/Ux - 1) * R2 = (5/0.481 - 1) * 1k = 9.395k
und damit
R3 = 17.75 * (R1*R2)/(R1+R2) = 17.75 * 903.8 = 16.042k

eingeben, simulieren, müll! What??

[troll (Gast)]

Tommy schrieb:
> mit gewählten einem R2 = 1k ergibt sich
> R1 = (U_V2/Ux - 1) * R2 = (5/0.481 - 1) * 1k = 9.395k
> und damit
> R3 = 17.75 * (R1*R2)/(R1+R2) = 17.75 * 903.8 = 16.042k
Ich komme mit anderem Rechenweg auf die selben Werte, müsste also 
passen.

> eingeben, simulieren, müll! What??
Ich werd dann mal LTSpice starten...

[spontan (Gast)]

(0.45 x 18.75) - 1 = (0.61 x 18.75) - 4

Noch Fragen?

18.75 ist der Verstärkungsfaktor der Schaltung, der Offset ist dann 
nicht mehr so schwer rauszukriegen.

[Michael (Gast)]

Hey Spontan, gibts doch mal spontan bei LTspice oder irgend einem 
anderen Simulator ein... Wie Tommy schon schrieb: eingebem -> müll -> 
What?

Aber wenn ich mit hand rechne (keine Simulation komme ich auf sinnige 
Werte... da stimmt doch irgendwas nicht!

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Probier's mal damit:

  Beitrag "Re: Messpannung mit OPV für ADC anpassen"

Evtl. noch ein paar Beiträge weiterlesen.

[troll (Gast)]

Michael schrieb:
> Wie Tommy schon schrieb: eingebem -> müll -> What?
Ich habe hier das selbe Problem... Da muss ein LTSpice-Profi her...

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

troll schrieb:
> Da muss ein LTSpice-Profi her...

LTspice macht hier alles richtig.

Tommy schrieb:
> Meine Rechnung wie deine oben.
> Ux = 0.481V

Rechne nochmal nach. Ich komme mit der Formel von Tom (die richtig ist)
auf 0,419V.

[Paul Baumann (Gast)]

Vielleicht ist das ein Fall, bei dem es in Natura funktioniert und im
Simulator nicht.

Machmal ist ein Taschenmesser besser als ein Vielfachmesser.

MfG Paul

[Tom K. (ez81)]

Wenn man sich nicht verrechnet, passt auch die Simulation ;)

Wenn man sich diesen Spannungsteiler ansieht ([0.45V] ist ein Messwert 
und keine Spannungsquelle), sieht man, dass Ux auf jeden Fall kleiner 
als 0.45V sein muss. 0.481V sieht nach einem Vorzeichenfehler aus.
Ux ---- Rx ----- [0.45V] ---- R3------ 1V

[spontan (Gast)]

Der Ansatz mit dieser einfachen Schaltung ist doch schon nicht so 
glücklich.

Gesucht ist Vout bei gegebenem Vin:

Vout= 18.75xVin - 7.4375

Dies gilt es durch einen Verstärker und einen Addierer (auch negative 
Spannungen kann man addieren) zu realisieren.

Der Rest ist Hausaufgabe.

[Tom K. (ez81)]

>>Der Ansatz mit dieser einfachen Schaltung ist doch schon nicht so
glücklich.

Warum? Weil man rechnen muss und keine Standardformel aus dem Tafelwerk 
benutzen kann? ;)

[spontan (Gast)]

Nein. Sondern weil es nicht trivial ist zu multiplizieren und addieren 
in einer Verstärkerstufe.

[Helmut S. (helmuts)]

Es ist gerichtet. :-)

U2 ist immer 5V in den beiden aufzustellenden Gleichungen.
Geschickte Werte wären 6.81kOhm und 619Ohm.

[Helmut S. (helmuts)]

Hier noch das gelöste Gleichungssystem. Details siehe mein vorheriger 
Beitrag.

R3 = 10kOhm

Ue1=0,45V Ua1=1V Ue2=0,61V Ua2=4V U2=5V

R1 = R3*((Ue2-U2)*Ue1-(Ue1-U2)*Ue2)/((Ua2-Ue2)*Ue1-(Ua1-Ue1)*Ue2)

R2 = R3*Ue1/(Ua1-Ue1-R3/R1*(Ue1-U2))