Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik nichtinvertierender Verstärker mit Spannungsteiler


von Pablo E. (pablo_elektro)


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Hallo,

ich habe vor kurzem im Buch eine Schaltung gesehen und gleich mal 
simuliert.
Es handelt sich hierbei um einen nichtinvertierender Verstärker der im 
Ausgang einen Rechecksignal ausgibt.
Was ich in der Schaltung nicht verstehe ist:

1) Wieso R3 und R4 ? Was haben die für ne Funktion ?

Gruß

Pablo

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Pablo E. schrieb:
> 1) Wieso R3 und R4 ? Was haben die für ne Funktion ?
Bitte nicht Plenken! (Warum macht das heute eigentlich jeder Zweite?)
Ein Fragezeichen hat doch keine eigene Zeile verdient, oder wie 
?

> 1) Wieso R3 und R4 ? Was haben die für ne Funktion ?
Sie sorgen "eigentlich" dafür, dass diese Schaltung auch mit unipolarer 
Versorgung funktioniert, indem sie einen "virtuellen Nullpunkt" 
schaffen. Du kannst sie weglassen, wenn du dem OP eine positive und eine 
neagtive Versorgungsspannung gibst. Allerding sind sie in dieser 
Schaltung hier vollkommen unnötig, weil das Potential am R2 sowieso von 
der Spannungsquelle V2 vorgegeben wird.

: Bearbeitet durch Moderator
von Achim S. (Gast)


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Pablo E. schrieb:
> 1) Wieso R3 und R4 ? Was haben die für ne Funktion ?

in deiner Simulation: überhaupt keine, weil sie von V2 überschrieben 
werden (sie belasten also lediglich die Spannungsquellen). In dem Buch, 
aus dem du die Schaltung hast, hat sich vielleicht jemand was dabei 
gedacht (Schaltschwelle festlegen? Bezugspotential festlegen?) Ist aber 
schwer zu sagen, weil ich das Buch nicht kenne.

Pablo E. schrieb:
> Es handelt sich hierbei um einen nichtinvertierender Verstärker der im
> Ausgang einen Rechecksignal ausgibt.

Der LT1017 ist ein Komparator, kein OPV, den man mit Gegenkopplung in 
einer Verstärkerschaltung betreibt. Bist du sicher, dass das genau der 
Schaltung aus dem Buch entspricht?

von Pablo E. (pablo_elektro)


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V2 und V1 sind eigentlich aus einem hallplätchen, die eine Induktion 
erfassen in Form von einer Sinus Schwingung. Das Hallplätchen hat 4 
Pins.
Pin1: Vcc
Pin2:GND
Pin 3,4 sind Ausgänge.
Die Ausgänge habe ich mit V2 und V1 simuliert und sorry für den 
komparator. Habe das auf die schnelle gemacht und dabei nicht darauf 
geachtet. Werde es später noch mal neu simulieren.

Danke für die schnelle Antwort.

von Achim S. (Gast)


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Pablo E. schrieb:
> V2 und V1 sind eigentlich aus einem hallplätchen

ok, dann solltest du dir aber bewusst sein, dass die Ausgänge des 
Hallplättchens sich wahrscheinlich nicht so verhalten werden wie die 
Spannungsquellen deiner Simu. Zum einen werden sie evtl. einen viel 
höheren Innenwiderstand haben. Zum anderen werden Sie im Gegensatz zu 
deinen Spannungsquellen wahrscheinlich nicht um 0V herum schwingen 
sondern um Vcc/2.

von Arno H. (arno_h)


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Lothar M. schrieb:
> Bitte nicht Plenken! (Warum macht das heute eigentlich jeder Zweite?)
> Ein Fragezeichen hat doch keine eigene Zeile verdient, oder wie
> ?
Die tolle Auto-Vervollständigen-Funktion setzt nach jedem gefundenen 
Wort automatisch ein Leerzeichen. Und dann das Leerzeichen zu löschen 
ist schlicht und einfach nicht zumutbar, oder?

Arno

von Pablo E. (pablo_elektro)


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Hier meine vollständige Simulation. Hoffentlich können ihr mir helfen. 
Bitte eine Erklärung für Anfänger.

von Pablo E. (pablo_elektro)


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Hat niemand ne Idee ? :(

von Michael W. (Gast)


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Woran hängt es jetzt genau?

von Sascha (Gast)


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Arno H. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Bitte nicht Plenken! (Warum macht das heute eigentlich jeder Zweite?)
>> Ein Fragezeichen hat doch keine eigene Zeile verdient, oder wie
>> ?
> Die tolle Auto-Vervollständigen-Funktion setzt nach jedem gefundenen
> Wort automatisch ein Leerzeichen. Und dann das Leerzeichen zu löschen
> ist schlicht und einfach nicht zumutbar, oder?
>
> Arno

Bei meinem Handy geht das Leerzeichen automatisch wieder weg, sobald man 
ein Satzzeichen einfügt. So schlau ist Software mittlerweile schon!

von Pablo E. (pablo_elektro)


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Ich wollte wissen wieso eine spannungsteiler an R9 hängt. Ich hab die 
nichtinverterender Verstärker in der Form noch nie gesehen. Wofür sind 
die und wie kann ich es dimensionieren so das an meinen Ua einen 
Analogspannung ohne negative Anteil anliegt. Diese darf meine Vcc von 12 
V auch nicht überschreiten.

von Klaus R. (klara)


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Lothar M. schrieb:
>> 1) Wieso R3 und R4 ? Was haben die für ne Funktion ?
> Sie sorgen "eigentlich" dafür, dass diese Schaltung auch mit unipolarer
> Versorgung funktioniert, indem sie einen "virtuellen Nullpunkt"
> schaffen.

mfg klaus

von Thomas H. (thoern)


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Lothar M. schrieb:
> Bitte nicht Plenken! (Warum macht das heute eigentlich jeder Zweite?)

Bitte auch keine neuen Wörter erfinden! Es gibt schon genügend passende 
in unserer Sprache. Wem das nicht reicht, der kann gerne noch auf 
verwerfliches Denglisch ausweichen und "blanken" schreiben.

Gruß!

von Pablo E. (pablo_elektro)


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Danke Klaus


Diese Virtuelle Masse befindet sich zwischen R7,R8,R9 und Pin 2. 
Richtig?

Und falls ja, dann muss ich doch nur noch in meine Simulation schauen ob 
die Summe aller Ströme die an diesem Knoten fließen Null wird. Durch 
verändern der Widerstände R7,R8 und R9 kann man das erreichen.

R1 dient als Pull up Widerstand und verschiebt Ua ins Positiven Bereich.

Habe ich einen Denkfehler?

von Pablo E. (pablo_elektro)


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Ich wäre für ein paar hilfreiche Antworten dankbar.

von Wolfgang (Gast)


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Pablo E. schrieb:
> DV.PNG

Pablo E. schrieb:
> Diese Virtuelle Masse befindet sich zwischen R7,R8,R9 und Pin 2.
> Richtig?

Dieses wabelige Ding am Verbindungspunkt von R7 und R8 würde ich nun 
wirklich nicht als "virtuelle Masse" bezeichnen. Dafür ist der Punkt 
viel zu hochohmig, insbesondere in Relation zu R9.

Ich würde den vorderen Teil eher als Brückenschaltung sehe, bei der 
R2/R10a mit R3/R10b die eine Hälfte bildeen und R8 mit R7 die andere. 
Das guckt sich der Op an und kompensiert über R9 die Brückenverstimmung 
durch das Hall-Element.

von W.A. (Gast)


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Thomas H. schrieb:
> Bitte auch keine neuen Wörter erfinden!

So neu ist das nun auch wieder nicht. Immerhin geistert dieser 
denglische, von Johannes Leckebusch kreiierte Begriff, seit mehr als 
einem viertel Jahrhundert durch den deutschen Sprachraum.

von Pablo E. (pablo_elektro)


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Was ist es dann ? Die Brückenschaltung ist doch gar nicht gefragt 
sondern die Spannungsteiler an R9 und wie ich es dimensionieren kann, so 
dass ich ein Rechteck analog Signal am Ua habe die nicht unter 0 Volt 
schwingt und meine Vcc von 12V nicht überschreitet.

von Achim S. (Gast)


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"Normalerweise" wird mit dem Teiler R7, R8 das Bezugspotential des 
Verstärkers eingestellt (gewünscht sind hier wohl 6V), außerdem geht der 
Innenwiderstand des Netzwerks (10k||10k=5k) in den Verstärksfaktor mit 
ein. Der Erfinder dieser tollen Schaltung wollte also vielleicht einen 
Verstärker bauen, der die Spannungsdifferenz zu Vcc/2=6V mit einem 
Faktor 1+680k/15k verstärkt. Allerdings ist die Ausführung ziemlich 
zweifelhaft, weil parallel zu diesem Netzwerk der wesentlich 
niederohmigere Hall-Sensor liegt, dessen Innenwiderstand nur ungefähr 
definiert ist. Man hat hier also weder ein sauberes Bezugspotential, 
noch einen sauber definierten Verstärkungsfaktor. Und die 
Ausgangsspannung darf nicht relativ zu Masse sondern muss relativ zum 
unteren Ausgang des Hall-Plättchens betrachtet werden, wenn man sich für 
die Stärke des Magnetfelds interessiert.

Pablo E. schrieb:
> R1 dient als Pull up Widerstand und verschiebt Ua ins Positiven Bereich.

Du kannst ihn gerne Pullup-Widerstand nennen, aber in dieser Schaltung 
erfüllt er keine für mich erkennbare sinnvolle Funktion. Wenn er dazu 
gedacht sein sollte, den Ausgangsspannungsbereich des LT1001 nach oben 
zu erweitern, dann wäre es tausend mal sinnvoller gewesen, einen anderen 
OpAmp zu wählen statt des kaum wirksamen R1.

Pablo E. schrieb:
> ich habe vor kurzem im Buch eine Schaltung gesehen

Was für ein Buch war das denn, wo diese Schaltung vorgestellt wurde? 
Vielleicht kann man ja dort erkennen, was sich der Erfinder dabei 
gedacht hat.

von Achim S. (Gast)


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Ach ja, noch einer Ergänzung:

Pablo E. schrieb:
> Und falls ja, dann muss ich doch nur noch in meine Simulation schauen ob
> die Summe aller Ströme die an diesem Knoten fließen Null wird. Durch
> verändern der Widerstände R7,R8 und R9 kann man das erreichen.

Du brauchst keine Widerstände zu ändern, damit die Summe aller Ströme, 
die in diesen Knoten fließt, gleich Null wird. Herr Kirchhoff hat extra 
ein Gesetz erlassen, das genau das sicherstellt (egal welche Werte die 
Widerstände haben).

von Pablo E. (pablo_elektro)


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Das Buch heißt: Das große Werkbuch Elektronik Band 3 von Herrn Nührmann.

von Pablo E. (pablo_elektro)


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Ksy10 ist nach dem Datenblatt aufgebaut.

von Harald W. (wilhelms)


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Thomas H. schrieb:

>> (Warum macht das heute eigentlich jeder Zweite?)

> Bitte auch keine neuen Wörter erfinden!

Und wie lautet das deutsche Wort für "plenken"?

von Achim S. (Gast)


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ok, das erklärt zumindest den R1 nach Ua. Der Original-OPV (TAE2453 von 
Siemens) hatte in der Ausgangsstufe nur einen npn gegen die negative 
Versorgung, er konnte keinen Strom von der positiven Versorgung nach 
außen treiben. Einen solchen open collector OpAmp wirst du heute als 
Sensorverstärker nur selten finden.

Und da es in der Beschaltung des KSY10 um eine digitale Auswertung mit 
Schitt-Trigger ging (mit jeder Menge Potis zum "Abgleichen") kam es auf 
genauen Verstärkungsfaktor und Bezugspotential vielleicht auch nicht so 
ganz an: man hat halt einfach die Potis so hingedreht, dass die 
Schaltschwelle gepasst hat.

von Pablo E. (pablo_elektro)


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Achim S. schrieb:
> ok, das erklärt zumindest den R1 nach Ua. Der Original-OPV
> (TAE2453 von
> Siemens) hatte in der Ausgangsstufe nur einen npn gegen die negative
> Versorgung, er konnte keinen Strom von der positiven Versorgung nach
> außen treiben. Einen solchen open collector OpAmp wirst du heute als
> Sensorverstärker nur selten finden.


Also gilt das hier immer noch:

Achim S schrieb:

"Normalerweise" wird mit dem Teiler R7, R8 das Bezugspotential des
Verstärkers eingestellt (gewünscht sind hier wohl 6V), außerdem geht der
Innenwiderstand des Netzwerks (10k||10k=5k) in den Verstärksfaktor mit
ein. Der Erfinder dieser tollen Schaltung wollte also vielleicht einen
Verstärker bauen, der die Spannungsdifferenz zu Vcc/2=6V mit einem
Faktor 1+680k/15k verstärkt.

Ich hätte aber gerne am Ua einen analogen Ausgang und keinen Digitalen. 
Also entferne ich die zweite OpAmp und somit fallen die Potis schon mal 
weg(siehe DV.png).

Frage:

1) Kann ich dann R1 weglassen, wenn ich einen anderen OpAmp wähle?
2) Falls ich einen anderen beliebigen OpAmp wähle, z.B LT1001 bräuchte 
ich
   denn einen Open Collektor Verschaltung, zusätzlich zu meiner 
DV-Schaltung?

Danke Achim, du hast mir jetzt schon sehr viel geholfen!

von Achim S. (Gast)


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Pablo E. schrieb:
> 1) Kann ich dann R1 weglassen, wenn ich einen anderen OpAmp wähle?

ja

Pablo E. schrieb:
> 2) Falls ich einen anderen beliebigen OpAmp wähle, z.B LT1001 bräuchte
> ich
>    denn einen Open Collektor Verschaltung, zusätzlich zu meiner
> DV-Schaltung?

Ich weiß nicht sicher, wofür die Abkürzung "DV-Schaltung" jetzt steht, 
aber eine open collector Verschaltung brauchst du mit "normalem OPV" 
sicher nicht zusätzlich.

von Pablo E. (pablo_elektro)


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Achim S. schrieb:

> Ich weiß nicht sicher, wofür die Abkürzung "DV-Schaltung" jetzt steht,
> aber eine open collector Verschaltung brauchst du mit "normalem OPV"
> sicher nicht zusätzlich.


DV.png meinte ich eigentlich.

Ich wollte auf diesen Blockschaltbild hinaus. Laut Datenblatt 
Honeywell(siehe Bild: ana_HS.PNG) kann man einen analogen Hallsensor so 
verschalten um weitere Anwendungen zu ermöglichen.

von Achim S. (Gast)


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Pablo E. schrieb:
> Laut Datenblatt
> Honeywell(siehe Bild: ana_HS.PNG) kann man einen analogen Hallsensor so
> verschalten um weitere Anwendungen zu ermöglichen.

Na ja, ein diskrete Transistor hinter dem Verstärker kann sinnvoll sein, 
wenn man aus irgendwelchen Gründen viel Strom an dieser Stelle braucht. 
Im Normalfall wird der Verstärkerausgang reichen. Kommt halt auf die 
"weitere Anwendung" an.

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