Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik OP Ausgang wird nicht verstärkt.


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von Jürgen M. (Gast)


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Hallo mikrocontroller gemeinde,
ich befasse mich seit kurzem mit der elektronik und habe zurzeit probs 
mit dem op. Leider habe ich schon viele foren durchsucht und keine 
lösung gefunden. Ich hoffe ihr könnt mir irgendwie weiterhelfen oder 
ratschläge geben.
Soweit ich es verstanden habe verstärken OPs die Spannung. Der 
Verstärkungsfaktor hängt von dem Spannungsteiler R1/R2 der Gegenkopplung 
bzw. mitkopplung ab.
In meiner Schaltung wollte ich nun mit dem LM741CN die 5V 
Rechteckspannung vom mikrocontroller auf 12V Rechtecktspannung 
verstärken. Leider bekommen ich nur max 4V ausgangsspannung. Es ist mir 
klar das der OP selber bischen Spannung braucht. Aber doch keine 8V. 
Aber wieso verstärkt der op nicht die ausgangsspannung bis zu seiner 
Versorgungsspannung, die bei +-12V liegt? Egal mit welchem 
verstärkungsfaktor, es wird nicht mehr als 4V? Ich habe eine schaltung 
in PSpice gezeichnet und stelle die "ungefähre" Spannungsverstärkung 
auch mit meiner aufgebauten Schaltung vor. Kann mein Op defekt sein? Ein 
zweiter gleicher OP zeigt die selben Symptome.

In meiner schaltung ist etwas Kabelwirrwarr, aber ich hoffe ihr könnt 
mir trotzdem irgendwie weiterhelfen.

PS: der linke 10k Poti mit gelben drähten dient für den offset abgleich, 
der aber nicht richtig funktioniert. Zumindest komme ich nicht 
ansatzweise an die 0V ausgangspannung, wenn die beiden eingänge auf 
masse sind.
Der rechte poti dient für den R1/R2 spannungsteiler.
Der weise kabel ist die ausgangspannung.
Die Roten (unten) +5V Eingangsspannung. blauer -12V versorgungsspannung. 
Roter(oben) +12V versorgungsspannung. Grün die Masse.

von Wolfgang (Gast)


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Jürgen M. schrieb:
> Soweit ich es verstanden habe verstärken OPs die Spannung.

OPs verstärken nicht die Spannung sondern sie verstärken Signale. Die 
Spannung kommt aus einer Spannungsquelle, die meist mehr Spannung 
liefern muss, als am Ausgang des OPs rauskommen soll.

Zeige mal deine vollständige Schaltung.

von Jürgen M. (Gast)


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soweit ich weiß, werden Signale durch die spannung dargestellt und mit 
dem verstärkungsfaktor wieder am ausgang ausgegeben. Den OP sehe ich 
nicht als spannungsregler!
Welche Schaltung meinst du? Ich hab alle möglichen bilder eingefügt?
Der rechte Poti auf maximum. Wenn ich in runter drehe, dann sinkt die 
ausgangsspannung auf 0V.

von Jemand (Gast)


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Das Datenblatt sagt ganz klar: du brauchst ordentlich Spannung

von Wolfgang (Gast)


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Jürgen M. schrieb:
> Welche Schaltung meinst du? Ich hab alle möglichen bilder eingefügt?

Einen richtigen Schaltplan zu deinem Aufbau, der Versorgungsspannungen, 
Masseleitungen, Offset-Abgleichmimik usw. vollständig enthält.

von Ralf (Gast)


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Schau mal in diesen Beitrag, da wird ein LM358 verwendet mit einfacher 
Versorgungsspannung. Die -12V kannst Du dann weglassen. Beim LM741 
kannst Du die negative Versorgung nicht weglassen.

Beitrag "Wandler S0 -> 0-10V?"

So wie Du Deine Schaltung aufgebaut hast, sollte sie eigentlich 
funktionieren v = 1 + (13k / 10K) = 2,3. Es sollten 5 x 2,3 = 11,5V 
rauskommen. Bei 12V Versorgungsspannung können allerdings max. nur 10,5V 
rauskommen, weil am Ausgang vom OP 1,5V konstruktionsbedingt fehlen. 
Aber selbst das sind immer noch mehr als 4V. Ich verstehe es selber 
nicht.

Es gibt auch noch Rail to Rail OP's die können auch fast Vcc rausgeben. 
Aber das ist nicht der Fehler.

von Jemand (Gast)


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Mein Post oben bitte ignorieren, da bin ich mit den Angaben 
durcheinander gekommen, die Spannung muss locker für >4 V reichen.

Ist die Masse der ±12 V die mit der, der 5 V verbunden?

von Jürgen M. (Gast)


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@Jemand:
ich stelle 12V an meinem netzteil ein. Eingangssignal ist Us=5V. Also 
müssten eigentlich 10V output laut datenblatt möglich sein. Ich lege die 
gerade an die 5V eingangsspanung.

@Wolfgang: meinst du ein schaltplann layout? Kannst du mir ein 
kostenloses programm raten womit ich dies erstellen kann? Bei pspice hab 
ich danach noch nicht geforscht.

von Jürgen M. (Gast)


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Jemand schrieb:
>
> Ist die Masse der ±12 V die mit der, der 5 V verbunden?

Ja, auch wenn ich sie weglasse ändert sich nichts.
------


Ich zweifel langsam an meinen kenntnissen mit pos./negativ Spannungen 
:(. Bisher hatte ich es nicht gebraucht. aber beim Op kommt man kaum 
drum herum.

Mein Labornetzgerät ist ein Peaktech 6225A und unterstützt spannungen 
von 0-30V. Ich dachte auch das Der plus pol an die pos. versorgung vom 
OP muss. und minus pol an die neg. Versorgung vom OP. Die Erdung/Masse 
vom netzteil müsste zu den grünen kabeln, damit es ein neues Massepunkt 
gibt und somit ein pos. und neg. spannung entsteht. Liege ich mit meinem 
Verständis da richtig?

von Ralf (Gast)


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Jürgen M. schrieb:
> Liege ich mit meinem
> Verständis da richtig?

Nein. Dann bau Dir eben schnell eine virtuelle Masse aus zwei 1k 
Widerständen.

von michael_ (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Jürgen M. schrieb:
>> Soweit ich es verstanden habe verstärken OPs die Spannung.
>
> OPs verstärken nicht die Spannung sondern sie verstärken Signale. Die
> Spannung kommt aus einer Spannungsquelle, die meist mehr Spannung
> liefern muss, als am Ausgang des OPs rauskommen soll.

Überleg mal deinen Blödsinn, was du geschrieben hast.
Natürlich kann man einen OPV dimensionieren, wo hinten weniger 
rauskommt.

von Wolfgang (Gast)


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michael_ schrieb:
> Überleg mal deinen Blödsinn, was du geschrieben hast.
> Natürlich kann man einen OPV dimensionieren, wo hinten weniger
> rauskommt.

Das zeige mir mal mit obiger Schaltung.

Jürgen M. schrieb:
> schaltung.png

Negative Widerstände lasse ich nicht gelten ;-)

von Axel R. (Gast)


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Jürgen M. schrieb:
> @Jemand:
> ich stelle 12V an meinem netzteil ein...
Hast Du EIN Netzteil mit 12V, oder ZWEi Netzteile mit je 12V?!?
Dein 741 braucht ZWEI Netzteile.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Jürgen M. schrieb:
> Mein Labornetzgerät ist ein Peaktech 6225A und unterstützt spannungen
> von 0-30V. Ich dachte auch das Der plus pol an die pos. versorgung vom
> OP muss. und minus pol an die neg. Versorgung vom OP. Die Erdung/Masse
> vom netzteil müsste zu den grünen kabeln, damit es ein neues Massepunkt
> gibt und somit ein pos. und neg. spannung entsteht.

Das wäre in Ordnung, wenn die grüne Buchse des Netzgeräts potentialmäßig
in der Mitte zwischen der roten (+) und der blauen (-) Buche läge. Das
tut sie aber nicht. Sie ist mit dem Schutzleiter der Steckdose verbunden
und hat zu den Ausgängen des Netzgeräts überhaupt keinen Potentialbezug.

Wie Axel schon geschrieben hat, solltest du idealerweise zwei Netzgeräte
(oder ein Doppelnetzgerät) verwenden. Wenn du keins hast, kommst du mit
zusätzlichen Schaltungstricks dennoch weiter.

Ralf schrieb:
> Dann bau Dir eben schnell eine virtuelle Masse aus zwei 1k
> Widerständen.

Das geht prinzipiell, ist aber nicht so geschickt, weil diese künstliche
Masse durch die Schaltung belastet wird und somit von der Mittenspannung
abweichen wird. Man schaltet deswegen besser noch einen Spannungfolger
nach, im einfachsten Fall einen weiteren Opamp (s. Anhang). Auch dessen
maximaler Ausgangsstrom muss natürlich berücksichtigt werden. Bei der
vorliegenden Schaltung stellt dieser aber kein Problem dar.

Jürgen M. schrieb:
> PS: der linke 10k Poti mit gelben drähten dient für den offset abgleich,
> der aber nicht richtig funktioniert.

Lass ihn weg, d.h. die beiden Offset-Pins offen. Die Offset-Kompensation
brauchst du nur, wenn dir der Eingangsoffset des µA741 von typisch 1mV
zu hoch ist. Da ist aber schon das 5V-Signal des Arduino deutlich
ungenauer.

Noch etwas:

Für die Pegelkonvertierung von Digitalsignalen gibt es oft bessere
Lösungen als eine Opamp-Schaltung. Wenn du uns verrätst, wie das
Ausgangssignal (0V/12V) genutzt wird, können wir evtl. diesbezügliche
Vorschläge machen.

von roehrenvorheizer (Gast)


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von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


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Hi

Schuß ins Blaue: PWM auf 12V für LED oder Motor.

MfG

von Ralf L. (ladesystemtech)


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Patrick J. schrieb:
> PWM auf 12V für LED oder Motor.

Dann genügt ein einziger NPN-Transistor in Emitterschaltung.

von MaWin (Gast)


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Jürgen M. schrieb:
> Aber wieso verstärkt der op nicht die ausgangsspannung bis zu seiner
> Versorgungsspannung, die bei +-12V liegt?

Es sieht so aus, als ob du eine 12V Spannungsversorgung an V+ und V- des 
OpAmps angeschlossen hast und vom uC 0V und das 5V Signal bekommst.

Das passt nicht. Erst mal braucht man eine dopplete Versorgungsspannung, 
also 12V für die +12V und noch mal 12V für die -12V weil der uralte 
uA741 halt Versorgungsspannungen braucht, die 3V grösser und 3V kleiner 
als das Signal sind, und 0V aus dem signalerzeugenden uC muss mit 
Masseder 12V Spannungsquellen verbunden werden um den Bezug 
herzustellen.
[pre]
     +----------+ +12V
     |          |
    12V        |+\
     |         |  >--
0V --+ Masse   |-/
     |          |
    12V         |
     |          |
     +----------+ -12V

von Ralf L. (ladesystemtech)


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Der TO hat nur ein 30V Netzteil, aber er kann die vollen 30V an den 741 
anschließen und mit seinem zweiten 741 eine virtuelle Masse erzeugen. Im 
Prinzip genau so, wie Yalu das weiter oben vorgemacht hat.

Vermutlich baut er das gerade auf, und berichtet uns nach dem Kaffee und 
Kuchen.

von Jürgen M. (Gast)


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Mahlzeit, erstmal danke ich euch für die rege teilnahme und Hilfen. Ich 
hab jetzt pos./neg. spannung mit zwei Widerständen erzeugt wie von 
Ralf(Gast) geraten. Konnte so mit +10V und -14V den ausgang auf ca. 8V 
verstärken. Definitiv ist es nicht die lösung die ich suche. Da mir die 
große Quellspannung nicht gefällt.


Will eine 12V Signalspannung auf einen Ultraschallsender geben. Gibt es 
da alternativen wie man die rechteckspannung verstärken könnte? Das ding 
sollte möglichst mit 12V auskommen, da die schaltung später ins auto 
kommt.

von Fabian  . (fabian112)


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https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor#Wie_kann_ich_mit_5V_vom_Mikrocontroller_12V_und_mehr_schalten.3F

Auto ist jedoch immer etwas problematisch da deine Eingangspannung gerne 
mal stark schwankt und du viele Störungen hast. Alle Schaltungen die in 
ein Auto eingebaut werden benötigen normalerweise eine spezielle 
Zulassung.

von Ralf L. (ladesystemtech)


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Na, immerhin kommt jetzt was raus.

Der 741 ist für 40kHz Rechteck nicht geeignet. Ein einfacher NPN 
Transistor (BD135) in Emitterschaltung mit einem Basisvorwiderstand von 
1k Ohm könnte reichen. Wir brauchen aber mehr Daten: Impedanz, Strom, 
Pulsweite, ...

von Wolfgang (Gast)


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Ralf L. schrieb:
> Ein einfacher NPN Transistor (BD135)

Wie kommst du ausgerechnet auf einen BD135, ohne zu wissen, ob der 
US-Sender 1mW oder 1kW Leistung besitzt?

von Ralf L. (ladesystemtech)


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Wolfgang schrieb:
> Wie kommst du ausgerechnet auf einen BD135

grobe Erfahrung!
Deshalb bat ich den TO um nähere Angaben.

von Jürgen M. (Gast)


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Ralf L. schrieb:
> Na, immerhin kommt jetzt was raus.
>
> Der 741 ist für 40kHz Rechteck nicht geeignet. Ein einfacher NPN
> Transistor (BD135) in Emitterschaltung mit einem Basisvorwiderstand von
> 1k Ohm könnte reichen. Wir brauchen aber mehr Daten: Impedanz, Strom,
> Pulsweite, ...

PW 12.5us, 3,5KOhm impedance des Senders. Strom? 20mA dürften locker 
reichen.

von Ralf L. (ladesystemtech)


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Jürgen M. schrieb:
> PW 12.5us, 3,5KOhm impedance des Senders. Strom? 20mA

Ich schließe daraus auf eine PW von 50% (F=40kHz, P=25µs).
Dann war meine Lösung tatsächlich etwas überdimensioniert. Fabians 
Vorschlag war treffender (4,7k Ohm auf einen BC337, fertig).

von Axelr. (Gast)


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Ein einzelner Transistor ist bei einem US transducer problematisch. 
Schalte dem krachmacher wenigstens noch einen 100R Widerstand parallel 
und verwende bei 40khz keinen zu kleinen Basiswidetstand, sonst bekommst 
du den Transistor nicht mehr aus der Sättigung. Nimm hier lieber einen 
(wasweissich) TC44xx MOSFET-Treiber.
Der macht Push-Pull und kann auch den Piezo direkt treiben.
Gern auch zwei von den Zreibern. Einen "von links" und einen "von 
rechts" anschließen.

Typo->iphone

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