Ich habe heute ein Sallen-Key-Filter aufgebaut. Schaltung und Berechnung
der Werte habe ich aus AoE übernommen. Die 3db Frequenz liegt bei ca. 8
kHz. Die Schaltung habe ich angehangen (der 13k Widerstand ist
eigentlich 11.7k; ich habe ein bisschen mit dem Wert herumprobiert). Ich
möchte damit Rechteckpulse glätten.
In der LTSpice Simulation funktioniert das mit dem benutzten OpAmp auch
wunderbar. Mir ist bei der Simulation schon aufgefallen, dass bei
einigen mit LTSpice mitgelieferten OpAmps am Ausgang alles herauskommt,
nur kein Rechtecksignal mit abgeschnittenen Ecken. Mit dem LTC6085 sieht
das Ausgangssignal allerdings so aus, wie ich es gerne hätte.
Aufgebaut habe ich die Schaltung dann mit einem TLC274. Einen anderen
OpAmp der einigermaßen R2R gehen kann, hatte ich nicht zu Hause. Und am
Ausgang des OpAmp steht bei meinem Aufbau nur eine Gleichspannung von
ca. 3V. Wenn man sich den Gleichstrom genau anssieht, sieht man, dass er
ein ganz leichtes Schwingen aufmoduliert hat und zwar genau mit den 8kHz
des Eingangssignals. Es handelt sich aber nur um ein paar Millivolt.
Den Schaltungsaufbau habe ich - gefühlt - 100 mal überprüft, was
natürlich nicht viel heißen muss, weil man irgendwann betriebsblind
wird.
Hat jemand eine Idee, wieso sich der Aufbau so gar nicht verhält wie ein
Filter?
Achja...am Punkt zwischen R5 und R6 liegt - mehr oder weniger - eine
Dreiecksspannung mit Gleichstromanteil an und an allen anderen Punkten
der Schalung liegt nur Gleichstrom.
Hättest du +5V und -5V Versorgungsspannungen an deinem Verstärker, dann
hätte es wie aus dem Buch funktioniert. Ein Opamp der halt nur an 0V und
+5V hängt kann weder 0V noch 5V sondern nur mit gewissem Abstand
dazwischen.
Nachtrag: Dre Opamp kann maximal 5,5V zwischen plus und minus, also
+2,5V und -2,5V. Alternativ halt den Eingang etwas nach "oben" schieben,
wenn man nur 0V und +5V Versorgung hat.
So würde man es für 4V dimensionieren. Die Parallelschaltung der 3
Widerstände ergibt 20kOhm.
Nachtrag: Wenn man mit 1/10 der Frequenz simuliert, dann stellt man
fest, dass es bei 0V Eingang noch etwas knapp ist. Also noch etwas mehr
anheben.
Zum Simulieren habe ich LTspice verwendet. Das ist ein kostenloser
SPICE-Simulator. Einfach auf die .asc-Datei klicken und dann die
Simulation starten.
Yalu X. schrieb:> @Helmut:>> Ist in deiner Simulation nicht C2 falsch angeschlossen?
Oh stimmt. Da hatte ich nicht aufgepasst.
Im Anhang die korrigierte Version.
>Hättest du +5V und -5V Versorgungsspannungen an deinem Verstärker, dann>hätte es wie aus dem Buch funktioniert. Ein Opamp der halt nur an 0V und>+5V hängt kann weder 0V noch 5V sondern nur mit gewissem Abstand>dazwischen.
Ich verstehe nicht, warum so viele Anfänger diesen lächerlichen Punkt
nicht kapieren. Ist es wirklich so schwer zu verstehen, wie ein OPamp
funktioniert??
Kai Klaas schrieb:> Ich verstehe nicht, warum so viele Anfänger diesen lächerlichen Punkt> nicht kapieren. Ist es wirklich so schwer zu verstehen, wie ein OPamp> funktioniert??
Du machst es dir grade ein bisschen einfach. Es gibt ja durchaus etliche
OpAmp Schaltungen, die mit einfacher Versorgungsspannung und
Eingangssignalen gegen Masse funktionieren, solange der OpAmp bis an
Ground kommt. Z. B. funktioniert o.g. OpAmp wunderbar als Puffer für das
gegebene Eingangssignal. Er kann zwar nur bis ca. 1V unter Vcc am
Ausgang, aber das ist in meinem Beispiel ja ok. Was für mich eher
verwirrend ist, wann es funktioniert und wann nicht.
So ganz nebenbei...ich wollte mir das Anheben und teilen des
Eingangssignals gerne sparen und nachdem es in LTSpice funktioniert hat,
war es - so glaube ich - nicht ganz so abwegig es mal auszuprobieren.
@Helmut: Vielen Dank für deine Mühe...Ich werde heute Abend mal
ausprobieren. Mein Screenshot kam übrigens auch von LTSpice.
>Du machst es dir grade ein bisschen einfach. Es gibt ja durchaus etliche>OpAmp Schaltungen, die mit einfacher Versorgungsspannung und>Eingangssignalen gegen Masse funktionieren, solange der OpAmp bis an>Ground kommt.
Kein OPamp geht am Ausgang wirklich zur Masse oder gegen die
Versorgungsspannung. Das ist Propaganda der Hersteller. Auch wenn einige
in ihren Datenblättern vollmundig schreiben, daß sie bis 1mV an die
Rails heran kommen, dann ist das lediglich unter Spezialbedingungen
möglich, beispielsweise für sehr langsam veränderliche
Quasi-DC-Spannungen, oder mit dem Trick eines übersteuerten Eingangs.
Was die Hersteller dann oft verschweigen, ist, daß ein in die Sättigung
getriebener Ausgang teilweise extrem lange braucht, um wieder in den
dynamichen Bereich zurückzukehren. Solche OPamps sind dann zwar für DC
Rail-to-Rail, aber für schnellere Signale als DC sind sie eben nicht
Rail-to-Rail. Daß sich alle DC Parameter des OPamp dramatisch
verschlechtern, je näher man an die Rails heran geht, sei nur am Rande
erwähnt.
Hersteller verbergen gerne diese Defizite, in dem sie beispielsweise
beim "large step response" einen Spannungssprung zeigen, der nicht von
Rail zu Rail geht. 2V Sprünge bei 5V Versorgungsspannung sind sehr
beliebt. Praktisch alle dynamischen Parameter, wie "slew rate", "GBP",
"settling time", etc., werden für Signale angegeben, die meilenweit von
den Rails entfernt sind. Beim OPA340 werden die Klirrverzerrungen
beispielsweise bei 5V Versorgungsspannung mit einem 3Vpp Ausgangssignal
angegeben, das von 0,25V bis 3,25V schwingt. 0,25V sind 5% von der
Versorgungsspannung. Das sind bei +/-15V Versorgung immerhin 1,5V. So
gesehen, wäre sogar der TL072 ein Rail-to-Rail-Typ.
Gute Bücher über OPamps, ja sogar die "application notes" der Hersteller
selbst, diskutieren dieses Verhalten detailiert und empfehlen immer,
genügend weit von den Rails entfernt zu bleiben, wenn man die statischen
und vor allem die dynamischen Eigenschaften eines Rail-to-Rail-Opamp
voll ausschöpfen will. Aber immer weniger Anfänger sind gewillt, sich in
diese "application notes" einzulesen. Da wird dann lieber schnell der
Simulator angeworfen und wenn es "Probleme" gibt, kommen dann hier die
Posts...
Sooo...heute bin ich mal wieder zum Basteln gekommen und wollte nochmal
Feedback geben.
Heute habe ich das Filter mal zur Sicherheit in 2 Schritten aufgebaut.
Zuerst das Eingangssignal in der Amplitude halbiert (mittels
invertierendem Verstärker mit Verstärkung 0,5 wie in der Application
Note sloa058 beschrieben) und danach das Signal auf das Filter gegeben.
Das Ergebnis war zuerst das gleiche, wie bei den vorherigen Versuchen,
also eine Gleichspannung auf Vcc/2 die leicht mit dem gewünschten Signal
moduliert war.
Inzwischen habe ich das Problem gefunden und könnte mich in den ...
beißen. Die 20k Widerstände waren keine 20k Widerstände, sondern falsch
einsortiert. Mit den passenden Widerständen, funktionieren alle
Schaltungsvarianten, die wir hier schon besprochen haben. Auch meine
erste Variante funktioniert im Prinzip, auch wenn das Ausgangssignal
dabei nicht ganz so sauber ist, wie bei den anderen.
Helmut's Variante ist natürlich deutlich eleganter, als meine mit 3 OPs.
Eigentlich sogar 4, weil das Signal am Ende wieder verstärkt werden
muss.
Hallo Chris,
Danke für die Auflösung des "Rätsels".
ich nehme ehrlich gesagt jedes mal ein Ohmmeter und messe den Widerstand
bevor ich ihn einlöte. Man weiß ja nie ob die Kollegen dachten sparsam
zu sein und die verschütteten Widerstände auf Verdacht einsortiert
haben. So einem SMD-Widerstand sieht man den Wert halt nicht an.
Gruß
Helmut
sallen_key.png
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