OpAmp symmetrische Spannungsversorgung

[Alexander G. (grossmann200)]

Hallo zusammen,

beim Versuch eine OpAmp-Schaltung (Transimpedanzschaltung mit 
DC-Cancellation) mit einer symmetrischen Spannung zu versorgen, 
scheitere ich bereits bei der Simulation.

Auf den Bildern sieht man jeweils exakt die selbe Grundschaltung. 
Einziger Unterschied:

- 2_Batterien.png: Die +4,5V und -4.5V werden durch zwei 
Spannungsquellen bereitgestellt;
- Spannungsteiler.png: Es wird nur eine Spannungsquelle mit 9V 
verwendet, die dann über einen Spannungsteiler eigentlich in +4,5V und 
-4,5V aufteilt werden sollte;

Meine Erwartung war, dass beide Simluationen für Vcc und -Vcc die selben 
Werte lieferen, was jedoch nicht der Fall ist. Mein Ziel ist es 
eigentlich nur über die eine 9V-Spannungsquelle ein Ergebnis zu erhalten 
wie bei "2_Batterien.png".

[Achim M. (minifloat)]

Alexander G. schrieb:
> Spannungsteiler.png: Es wird nur eine Spannungsquelle mit 9V
> verwendet, die dann über einen Spannungsteiler eigentlich in +4,5V und
> -4,5V aufteilt werden sollte;

Der Spannungsteiler hat eine Innenimpedanz von
Z_i = Ri_batterie + (50k || 1/jw*2000µF)

Die beiden Spannungsquellen haben eine Innenimpedanz von
Z_i = 0Ω (zumindest in der Simulation)

Nimm doch einen weiteren OPV und lass den die Spannung vom 
Spannungsteiler
abbilden (Spannungsfolger). Damit wird dein GND stabiler.

mfg mf

[Achim H. (anymouse)]

Zum ersten schau Dir mal die absoluten Werte der Schwankung von +/- Vcc 
an :). EDIT: die Änderung ist gering, die absoluten Werte (-9.7V, -0.7V) 
nicht gut.

Wie sieht denn das Ausgangssignal aus?

Das Problem ist, dass die OpAmps einen Parallelwiderstand zu Deinem 
Spannungsteiler bilden, und daher bei der Arbeit die vorherige 
1:1-Balance verändern.

Es gibt Bauteile, die für diesen Zweck "Bereitstellung einer virtuellen 
Masse" konzipiert sind.

[MaWin (Gast)]

Was ist dein Problem ?

VCC - -VCC sind exakt 9V.

Daß der 1000uF Elko C300 sich noch aufladen muss, hast du nicht 
abgewartet.

[Alexander G. (grossmann200)]

Besten Dank an Joachim und Achim ...
ich habe den folgenden Link gefunden 
http://www.circuit-fantasia.com/circuit_stories/inventing_circuits/virtual_ground/virtual_ground.htm, 
durch den ich mich jetzt mal durcharbeiten werden. Sobald ich eine 
postives Simulationsergebnis habe, werde ich es hier posten.

æMaWin: mein Problem, wie beschrieben: dachte der Spannungsteiler 
liefert mir +4,5V und -4,5V. ... und selbst wenn ich die Simulation über 
10 Sek. laufen lasse, bekommen ich die dargestellten, nicht erwarteten 
Werte

[Alexander G. (grossmann200)]

... auch folgenden Link, der mir recht brauchbar erscheint, möchte ich 
denen, die hier später vielleicht mal über das selbe Problem stolpern, 
nicht vorenthalten: http://tangentsoft.net/elec/vgrounds.html

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Die künstliche mit dem Spannungsteiler und den beiden Kondensatoren
erzeugte Masse ist für Wechselströme in Ordnung (da liefern die
Kondensatoren die erforderliche niedrige Impedanz), aber nicht für
Gleichströme (dafür ist die Widerstände mit 100kΩ viel zu groß).

Der einzige Punkt, wo der in die Masse fließende Strom einen
Gleichanteil hat, ist der untere Anschluss von I11. Die hier fließenden
1mA würden an den 100kΩ-Widerständen einen riesigen Spannungsabfall
erzeugen, der aber durch die Eingangsschutzdiode des nichtinvertierenden
Eingangs von X11 auf deren Flussspannung vonetwa 0,6V begrenzt wird.
Deswegen ist +Vcc = GND - 0,6V = -0.6V.

Ich vermute, das Ganze soll ein Fotodiodenverstärker werden, der ein
moduliertes IR-Signal verstärkt. Wenn dem so ist, schließt du einfach
die Anode der Fotodiode an -Vcc statt an GND an, so dass der Gleichstrom
direkt in den Minuspol der Batterie fließen kann. Der Gleichstrom in GND
fällt dadurch weg, und der GND-Pegel liegt wie gewünscht in der Mitte
zwischen +Vcc und -Vcc. Zudem wird dadurch die Fotodiode auf 4,5V
vorgespannt, was ihre Kapazität verringert und sie damit schneller
macht.

[MaWin (Gast)]

> und selbst wenn ich die Simulation über 10 Sek. laufen lasse

Na ja, tau von 1000uF und 100k sind auch 100 Sekunden, und 5 tau wird 
man warten müssen.

Du kannst bei Spice natürlich mit IC=4.5V initiale Spannungswerte für 
C300 und C301 vorgeben und dir die Warterei sparen.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

MaWin schrieb:
> Na ja, tau von 1000uF und 100k sind auch 100 Sekunden, und 5 tau wird
> man warten müssen.

Bei dieser extremen Schieflast (s. mein letzter Beitrag) wandert die
Masse auch in 10 Jahren nicht in die Mitte zwischen +Vcc und -Vcc ;-)

> Du kannst bei Spice natürlich mit IC=4.5V initiale Spannungswerte für
> C300 und C301 vorgeben und dir die Warterei sparen.

Das macht Spice von sich aus schon, wenn man die Quelle symmetrisch
belastet und die Simulation mit Defaultoptionen (also ohne UIC) laufen
lässt.

[Alexander G. (grossmann200)]

hui .. so viele Antworten :-)
Das sind tolle Beiträge! Besten Dank! Ich bin (mal wieder) gerade nicht 
so schnell Eure Hinweis auch so schnell durchzuarbeiten, um auch gleich 
zu berichten, ob ich es denn erfolgreich umsetzen konnte.
Aber nochmals besten Dank an die Hinweise insb. von Yalu mit dem 
WECHSELSTROM (solche Hinweise braucht man, damit es mit der Lernkurve 
weiter aufwärts geht!).

[Alexander G. (grossmann200)]

eines der Ehrlichkeit vorweg: ich habe noch nicht alles sauber 
durchdacht, und statt dessen eine Schaltung "kopiert". Da das Ergebnis 
nun aber so ist wie gewünscht, poste ich es schon mal (siehe Bild).

Noch ein kurzer Einschub: mir gefällt der Gedanke einen fertigen 
Rail-Splitter zu verwenden, und habe nun schon mehrmals vom TLE2426 
gelesen. Jedoch habe ich bei Conrad und Reichelt weder den TLE2425, den 
TLE2426 oder etwas vergleichbares gefunden.Bei ebay findet man zwar 
welche, aber Versendungsort US, HK und UK. Gibt's denn da nix 
vergleichbares "vor-ort"?