Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Differenzverstärker bis 0V


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von Tom (Gast)


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Hallo,

ich würde gerne mit einem Differenzverstärker ein Signal invertieren. 
Dabei soll dieses aber im Positiven Bereich bleiben. Meine Überlegung 
dazu war einen Differenzverstäker zu nehmen, das Signal am 
invertierenden Eingang anzuschließen und am nichtinvertierenden Eingang 
eine positive Spannung anzulegen.
Das ganze klappt auch einwandfrei, solange die Spannung hoch genug ist.

Der OpAmp (MIC920) geht aber nur bis 1,2V runter. Ich würde aber gerne 
das Signal weiter nach "unten" verschieben (als ob man das originale 
Signal in der Mitte spiegelt).

Was ich bisher rausgefunden habe ist, dass normale OpAmps eine gewisse 
Spannung nicht unterschreiten können. Die Lösung ist wohl, eine negative 
Spannung zu erzeugen.

Meine Frage ist nun, ob das tatsächlich mein Problem ist, oder ob es an 
etwas anderem liegt.

Weiterhin würde mich interessieren, ob es auch einen anderen Weg gibt, 
das Signal umzukehren.

Im Anhang habe ich ein Bild, welches unten das Eingangssignal und oben 
das Ausgangssignal darstellt.
Als Schaltung kommt ein normales Differenzverstärker zum Einsatz (Alle R 
= 1k)


Danke im Voraus

von Mike (Gast)


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Tom schrieb:
> Meine Frage ist nun, ob das tatsächlich mein Problem ist, oder ob es an
> etwas anderem liegt.

Dann zeig mal einen Schaltbild von deiner Prosa-Schaltung.

Ein Analog-Subtrahierer mit einem Rail-to-Rail OP könnte dir vielleicht 
weiter helfen.

von Tom (Gast)


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Hier bitte:

von hauspapa (Gast)


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Für eine Quick & Dirty Sinalinvertierung habe ich kürzlich gerade einen 
kleinen Netztrafo mit 2 identischen Sekunärwicklungen hergenommen. 
Primärwicklung nicht belegt und die 2 Sekundärwicklungen als Übertrager 
missbraucht. Ging wunderbar.

schönen Abend
hauspapa

von vorderwäldler (Gast)


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von Tom (Gast)


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Mit dem Trafo geht hier leider nicht, die Signale sind zu schnell, sonst 
aber eine gute idee

von Harald W. (wilhelms)


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Tom schrieb:

> Mit dem Trafo geht hier leider nicht, die Signale sind zu schnell, sonst
> aber eine gute idee

Ach, bis >800MHz funktionieren Trafos eigentlich ganz gut.

von Tom (Gast)


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?

Das Signal muss perfekt invertiert werden, ich kann mir nicht 
vorstellen, dass ein Trafo das kann.

von Tom (Gast)


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Und selbst wenn, das Signal hat einen hohen Gleichstromanteil, also 
fällt diese Möglichkeit leider weg. Auf dem Oszi ist zwar eine 
Sinuskurve zu sehen, aber das eigentliche Signal sieht nicht so aus.

von MaWin (Gast)


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Leg mal den 1k Widerstand nicht an Masse, sondern eine höhere Spannung.

von Tom (Gast)


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Damit verschiebe ich doch das Signal nur noch weiter nach oben. Ich 
möchte aber weiter nach unten.

von Achim H. (anymouse)


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Tom schrieb:
> Hier bitte:

Ich glaube, da fehlen zwei hier wesentliche Angaben im Schaltplan, 
nämlich die Versorgungsspannungen des OpAmp (und ggf. noch, um welchen 
OpAmp es sich handelt). Die meisten OpAmps kommen mit dem Ausgang nicht 
in die Nähe ihrer Versorgungsspannungen; einige (Stichwort Rail2Rail) 
schon mal sehr dicht dran. Überschreitung dieser Grenzen dürfte nicht 
möglich sein (abgesehen vielleicht von einigen extrem exotischen 
Exemplaren).

von Noch einer (Gast)


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Das Datenblatt des MIC920 garantiert bei V+ = +9V, V– = –9V eine 
Ausgangsspannung zwischen +6.5V und -6.2V.

Das waren bei V+ = +9V, V– = 0V so etwa ein Ausgangsspannungsbereich von 
+6.5V bis +2.8V. 1.2V ist da schon besser als der Hersteller garantiert.

Ein Rail-to-Rail Opamp, der bei V– = 0V auch 0V Ausgangsspannung liefert 
ist für 800MHz seeeeeehr schwer zu finden. Da wird dir wohl nichts 
anderes übrig bleiben, musst irgendwie eine negative Versorgungsspannung 
an V- legen.

von Tom (Gast)


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Okay, dann wohl eine negative Spannung. Sollte ich hier einen LDO 
nehmen, oder gibt es da besseres?

Wie liest man eigentlich die Diagramme im Datenblatt? Meine 
Ausgangsspannung sollte zwischen 0V und 3V liegen. Wie kann ich das denn 
berechnen, was ich als Eingangsspannung brauche?

von Martin (Gast)


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Hallo Tom,

der Ansatz ist schon Richtig.
Wenn du den nichtinvertierenden Eingang auf Vcc/2 legst (also Schleifer 
des Poti auf Vcc stellst), erhältst du theoretisch einen Eingangsbereich 
von 0 bis Vcc und ein Ausgangsbereich von Vcc bis 0.

Mit R3 = R4 Uout=0,5*Vcc-Uin*R2/R1

Der Haken ist der OP-Ausgang: Er muss Rai-to-Rail können und das 
bedeutet dann in der Praxis auch nicht ganz von Vcc bis 0, sondern da 
fehlen dann meist noch einige 10mV nach oben undnach unten. Insbesondere 
wird der Bereich durch Belastung des Ausgangs weiter eingeschränkt. 
Daher würde ich die Widerstände eher auf 10k bis 100k dimensionieren. Je 
nachdem, wie hoch deine Signalfrequenz wirklich ist. Was brauchst du 
denn?

Bis auf einige 10mV über Null geht auch bei einstelligen MHz mit dem 
passenden OP.

Der Eingang muss übrigens kein Rail-To-Rail sein, denn das Potenzial am 
invertierenden Eingang folgt dem am nichtinvertieren Eingang und das ist 
ja Vcc/2.


Grüße
Martin

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Um was für Signale handelt es sich denn?
- Pegel?
- Bandbreite?

von Noch einer (Gast)


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>Wie liest man eigentlich die Diagramme im Datenblatt?

Am besten das PDF "Op amps for everyone" runterladen und durcharbeiten. 
Oder einfach:

Im Datenblatt findest du: Maximal sind +-9V möglich.
Bei V+ = +5V und RL = 2kΩ sind +3V Ausgangsspannung garantiert.
Hast du weniger als 2k, musst du in den V+- = +-5V Diagrammen 
kontrollieren, ob die gewünschten Spannungen und Ströme unter den 
Grenzwerten bleiben.

Solange nicht dagegen spricht, nimmt man V- genau so groß wie V+. Wenn 
man die negative Versorgungsspannung mit einer Ladungspumpe erzeugt, 
nimmt man halt das, was Pumpe und Spannungsregler erzeugen.

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