Nicht-invertierender Verstärker mit Offset

[Kai-Arne K. (kai-arne)]

Hallo zusammen und einen guten Abend,

nach einiger Suche im Internet und dem Durchlesen der Grundschaltungen 
von OpAmps hier auf der Seite bin ich noch immer nicht zu einer 
befriedigenden ja/nein Antwort gekommen und hoffe auf Eure Hilfe.

Konkret:
Ein nicht-invertierender Verstärker mit Offset und V=1 bekommt 
Eingangssignale im Bereich +1 bis -1 Volt. Der Offset beträgt +1 Volt, 
so dass das Ausgangssignal 0-2 Volt betragen sollte.

Die Fragen:
- Kann er das ohne eine negative Versorgungsspannung?

- Könnte er es bei V > 1, wenn der Offset stets höher oder gleich der 
negativen Spannung wäre?


Und da ich schon einmal die Operationsverstärker-Grundschaltungen auf 
dieser Seite angesprochen habe, ich bin da bei einer Aussage 
hängengeblieben:

"Ein Nachteil des Subtrahierers ist sein geringer Eingangswiderstand."

aus Operationsverstärker-Grundschaltungen, Absatz: Der 
Instrumenten-Verstärker.

Wie kann ich mir das denn vorstellen, wird der Eingangswiderstand (gem. 
Datenblatt) des OpAmp geringer durch die Art der Beschaltung?

Ich wünsche einen schönen Abend.
Gruß,
K.-A.

[Thomas (Gast)]

Kai-Arne K. schrieb:
> Die Fragen:
> - Kann er das ohne eine negative Versorgungsspannung?

nein, die Versorgungsspannung muss immer größer sein als die 
Eingangsspannung und die Ausgangsspannung. Wenn die Eingangsspannung z.B 
von 0-1V geht brauchst du auch eine neg. Versorgung, wenn der OPV nicht 
explizit "input rail to rail" kann. (Also es gibt input und output rail 
to rail...)
Generell kannst bei Halbleitern immer sagen dass du nie Spannungen 
anlegen darfst die größer als die Versorgung sind(in den positiven so 
wie in den negativen Bereich!) wenn dus nicht genau weißt, teilweise 
lösen da dann irgendwelche Schutzstrukturen auß, oder Dioden werden 
leitend etc....

Kai-Arne K. schrieb:
> Wie kann ich mir das denn vorstellen, wird der Eingangswiderstand (gem.
> Datenblatt) des OpAmp geringer durch die Art der Beschaltung?

ja, der Eingangswiderstand hängt fast immer stark von der äußeren 
Beschaltung ab.

[Kai-Arne K. (kai-arne)]

Ich danke Dir, das bringt Klarheit.

[Max H. (hartl192)]

Nicht invertierender Verstärker mit Vu=1 geht nicht.
http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/a/a1/Op-verstaerker-offset.png
R1||R2 müsste unendlich oder R3 0 werden.

Wie wär‘s mit einem Differenzverstärker mit Vu=1?
-1...+1V-(-1V)=0V...2V
Oder wenn du die Signale mit 2 Widerständen mischt, hast du den 
Durchschnitt. Wenn du diesen dann um 2 verstärkst, hast du die Summe.

[Sebastian S. (sebastian_s50)]

>"Ein Nachteil des Subtrahierers ist sein geringer Eingangswiderstand."

Für diese Aussage solltest Du den "normalen" Subtrahierer in einen 
invertierenden und einen nichtinvertierenden OP zerlegen.

Der nichtinvertierende Verstärker hat einen sehr hohen 
Eingangswiderstand.

Schaust Du Dir aber das Schaltbild des invertierenden Verstärkers an, so 
kannst Du, in grober Näherung, davon ausgehen, dass der sich auf eine 
Differenzspannung von Null Volt (Ideal) einstellt.

Oder anders ausgedrückt: Die Messspannungsquelle wird über den 
Eingangswiderstand auf Massepotential gelegt. Also mit dem vollen 
Eingangswiderstand belastet.

Ganz anders als der nicht invertierende Eingang.

Übrigens, manchmal stört auch nur diese Asymmetrie.

[Max H. (hartl192)]

Kai-Arne K. schrieb:
> "Ein Nachteil des Subtrahierers ist sein geringer Eingangswiderstand."
Das habe ich nicht gesehen, sry. Da meistens 2 OPVs in einem DIP-8 sind 
könntest du den 2. als Spannungfolger beschalten.

[Lothar S. (loeti)]

> - Kann er das ohne eine negative Versorgungsspannung?

Ja, unter Bedingungen.

> - Könnte er es bei V > 1, wenn der Offset stets höher oder gleich der
> negativen Spannung wäre?

Ja, für Offset stets höher als negative Eingangsspannung + minimale 
Eingangsspannung oder minimale Ausgangsspannung (was höher ist).

Beispiel:
a)
Eingang -1V -> +1V, min. Eingangsspannung 1V, min Ausgangsspannung 0,5V
funktioniert mit Offset >= 2,0V / Offset 2V => Ausgang +1V -> +3V
b)
Eingang -1V -> +1V, min Eingangsspannung 0,5V, min Ausgangsspannung 1V
funktioniert mit Offset >= 2,0V / Offset 2V => Ausgang +1V -> +3V
Dabei muß der Ausgang direkt auf (-) geleitet werden
Verstärkung = 1

Eine Ausgangsspannung von 0 -> 2V kannst Du mit unsymmetrischer 
Versorgungs-Spannung aber nie erreichen!*

Grüße Löti

*Außer Du schaltest denn OpAmp einen Emitterfolger nach...

[Kai-Arne K. (kai-arne)]

Ich bedanke mich für die Infos!

Gruß