Hallo ihr alle, zur Konditionierung eines Messwerts habe ich die angehängte Schaltung aufgebaut. Sie macht aus einer Eingangsspannung von 0 bis 5 V eine Spannung von ungefähr 0,3 bis 4,7 V. Die Schaltung funktionert, aber das Ausgangssignal rauscht mit einer Amplitude von 0,7 V bei 2,5 V Eingangsspannung. Weiteres kann ich dazu leider nicht sagen, da ich kein Oszi zur Hand habe. Der LM258 wird mit 7,5 V betrieben und ist mit einem 100 nF-Kondensator versehen. Der zweite Teil des OP ist natürlich auch beschaltet. Die Versorgungsspannung rauscht kaum messbar (<10 mV), das Eingangssignal mit 8 mV. VCC ist 5,3 V und rauscht auch nicht nennenswert. Nun meine Frage: Wie kommt das gewaltig verrauschte Ausgangssignal zustande? Habe ich an der Schaltung etwas falsch gemacht? MfG und danke im Voraus, Bernhard
Hallo sieht nach Oszillation aus. Was sollen die 56k wenn der OP als Buffer läuft. Den C würde ich mal herausnehmen. Der könnte zum Schwingen führen.
Danke für deine Antwort. Ohne diesen 56 k-Widerstand würden bei 5 V Eingangsspannung außerdem mehr als 5 V herauskommen. Der Kondensator soll sehr hochfrequente Störungen herausfiltern. Ohne ihn hatte ich bei anderen Schaltungen schon Probleme, deshalb habe ich etwas Bedenken auf ihn zu verzichten.
Hallo wenn R80=0 dann können die 56k keinen Effekt haben. Wenn der C nach GND geht ok, aber so kann die Schaltung schwingen.
Hallo, Warum nicht eine andere Schaltung verwenden (siehe Anhang). R2 und R3 bilden eine Spannungsquelle von 2.5V und einem Innenwiderstand der der Parallelschaltung von R2 und R3 entspricht. Diese bildet dann wiederum einen Spannungsteiler mit R1. Dimensionierung: R3/(R2+R3) = 2.5V/VCC R1/(R2 || R3) = 0.3V / (2.5V - 0.3V) Der LM358 dient dann noch als Impedanzwandler. Bei der Ansteuerung noch den Eingangswiderstand (R1 + (R2 || R3)) beachten!
100k parallel zu 2MOhm und 100 pF ergeben ein Eingangsfilter, einen Tiefpaß mit fg rund 16,7 kHz, wenn die vorangehende Schaltung niederohmig ist: fg = 1/(2*Pi*R*C) mit R = 100kOhm parallel zu 2MOhm. Wie ist denn der Eingang beschaltet? Und wie der Ausgang? Für sich alleine, kann man die OP-Stufe nicht betrachten. Gruß Dietmar
@Detlev Tietjen: R2 und R3 sind vielleicht entbehrlich, da sie wiederum eine Kopplung zur (für einen OP evtl. zu schlecht gesiebten) VCC haben? Nur R1 alleine, als Impedanzwandler? Zur Spannungsbereichsanpassung gibt es geeignetere Schaltungen, die nicht mit Betriebsspannungen gekoppelt sind. Gruß Dietmar
Hallo Detlev, deine Schaltung macht genau das, was ich eigentlich erreichen wollte. Wenn ich die Widerstände hoch groß halte, dann müsste sie eigentlich perfekt sein. Hallo Dietmar, vor der Schaltung kommt ein Spannungsteiler mit 6,8 k über 1,2 k, den ich aber nicht verändern kann. Hinter dem OP kommt eine track-and-hold-Schaltung (danch der AD-Wandler eines µC). Dass sich die Schaltung sämtliche Störungen von der VCC-Seite einfängt ist sicherlich kritisch, aber diese Spannung sieht sehr sauber aus und ein paar mV an Störungen (nur halt keine 700) machen mir nichts aus. Muss ich bei der Detlevschen Schaltung noch irgendwelche Cs zur Störunterdrückung einbauen? Viele Grüße, Bernhard
Hallo Bernhard, >Muss ich bei der Detlevschen Schaltung noch irgendwelche Cs zur >Störunterdrückung einbauen? Nein. Nur sauber aufbauen.
@ Detlev Nachdem ich deine Schaltung aufgebaut habe (ich weiß, dass die 2,5 V so nicht stimmen, ist nur zur Probe), habe ich jetzt die Ursache des Schwingens gefunden. Wenn ich den Analogschalter der Eigenbau-Track-And-Hold-Schaltung schließe, dann schwingt der OP; Der Impedanzwandler ist also nicht stabil bei kapazitiver Belastung durch C46. Wie bekomme ich die Schaltung stabil, wenn ich den Schalter schließe? Mit einer zusätzlichen Last (R gegen GND)? Viele Grüße, Bernhard
@Bernhard Es wird wahrscheinlich reichen, C17 herauszunehmen. Wie kommst du eigentlich auf die Idee, zwischen den Eingängen eines OpAmp einen Kondensator zu schalten? Habe ich zuvor noch nie gesehen. Mein Tipp: Lass das. Falls es wider Erwarten doch nicht daran liegt: Im Anhang ist die Schaltung mit einem zusätzlichen Widerstand. Diesen sollte man, wie dort zu sehen, immer mit in die Rückkopplung mit einbeziehen. Das gilt übrigens auch für IC6b in deiner Schaltung. Dass die 100nF Blockkondensatoren nur dann Sinn machen, wenn sie möglichst nahe am IC sind, muss ich hoffentlich nicht mehr erwähnen.
@Bernhard, Detlev Tietjen: "Wie kommst du eigentlich auf die Idee, zwischen den Eingängen eines OpAmp einen Kondensator zu schalten? Habe ich zuvor noch nie gesehen. Mein Tipp: Lass das." Sorry, habe das auch nicht sofort bemerkt: Der Kondensator zwischen + und - am OP muß raus. Das schwingt garantiert, da der OP eingangsseitig damit kurzgeschlossen ist und nicht arbeiten kann. Möglicherweise ist das die Ursache für die Schwingungen. Er muß, wenn überhaupt, zwischen + am OP und Masse anliegen: Als Tiefpaß in der Eingangsschaltung, da ist es OK. Also: Im Grunde, braucht es nur R36 (100k) und den OP alleine, eventuell noch C19 vom + Eingang direkt nach Masse, als Tiefpaß und Störunterdrückung. Bitte entferne R8, R29 und R26 ersatzlos, dann wird es besser. Wenn R80 0 Ohm hat, (Verbindung von OP Ausgang nach OP negativem Eingang), dann ist die Verstärkung 1 und die Schaltung ist ein Impedanzwandler (Entkopplung von Meßkreis und Mikrocontroller). So ist das sicher gewollt. Gruß Dietmar
@Dietmar: Vielleicht hast du die Aufgabenstellung nicht verstanden. Es geht darum, die Eingangsspannung 0..5V linear auf 0.3V..4.7V umzusetzen. Deshalb müssen R8 und R26 sein. Wie soll das denn sonst funktionieren? @Bernhard: Die Widerstände sind wahrscheinlich zu groß. Der LM358 hat einen Bipolareingang und zieht normalerweise 45nA, im Extremfall bis zu 250nA Strom. Das würde zu einem Offset von bis zu 55mV führen. Der ist dann auch noch der Schwankung von Bauteil zu Bauteil unterworfen. Wenn die Spannungsquelle am Eingang einen zu großen Innenwiderstand hat, musst du halt entweder einen Impedanzwandler vorschalten oder einen anderen OpAmp mit FET-Eingang nehmen, z.B CA3130 (ist aber nur einfach).
@Detlev Tietjen: # Wenn R8 (oder war es R80?) 0 Ohm hat, ist die Verstärkung = 1, da gibt es kein Vertun! Wenn du da was anderes möchtest: Die Verstärkung berechnet sich für den nicht invertierenden OP wie folgt: v = (R80 + R26) / R26, und das gibt in deiner Schaltung 1. Gruß Dietmar
@Bernhard, Detlev Tietjen: Um den Eingangsspannungsbereich 0..5V an eine Ausgangsspannung 0,3..4,7V anzupassen, bedarf es einer Bereichsanpassungsschaltung. Ein OP in nicht invertierender Schaltung, so wie hier, hat "mindestens" einen Verstärkungsfaktor von 1. Beim invertierenden OP-Verstärker kann man Verstärkungen kleiner als 1 erreichen. Und, warum können nicht die vollen 0..5V verwendet werden, wenn der AD-Eingang des Mikrocontrollers das akzeptiert? Die Bereichsanpassung (Anpassung einer Eingangsspannung zu einer verstärkten Ausgangsspannung, mit vorgegebenen Grenzen) funktioniert auch mit nur 1 OP, sieht aber etwas anders aus. Für weitere Fragen, kann ich das gerne mal nachschlagen. Gruß Dietmar
@Dietmar: Ich kenne die OpAmp Grundschaltungen. Es ist aber so, dass vor dem Verstärker ein Spannungsteiler ist (siehe oben). Daher ist die Gesamtverstärkung des Systems kleiner 1. Schau dir doch die Schaltung einmal in Ruhe an und berechne die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Eingangsspannung. Ich vermute, dass die Umsetzung sein muss, weil der Analogschalter nur mit diesem Spannungsbereich arbeiten kann.
@Detlev Tietjen: Analogschalter arbeiten auch über den gesamten Spannungsbereich, und warum sollte der dann dort anders sein als 0..5V? Die kann man dann doch über den AD-Wandler auswerten, oder? Na, dann ist ja fast alles klar! Wegen der Unannehmlichkeiten, sollten dann aber dennoch R8, R29 und R26 ersatzlos raus und C19 an Masse gelegt werden. Gruß Dietmar
@Bernhard: "vor der Schaltung kommt ein Spannungsteiler mit 6,8 k über 1,2 k, den ich aber nicht verändern kann." Elektroniker "erfinden" manchmal Bauteile und Schaltungen hinzu, aber das ist allen Ernstes dann oft eine "Verschlimmbesserung" der Schaltung. Wie ich sehe, ist die Eingangsschaltung auch niederohmig genug (Spannungsteiler 6,8k, 1,2k), um komplett auf den OP und die umgebende Schaltung verzichten zu können. (Die verfälscht, durch Offset am OP z.B., zusätzlich die Werte). Warum nicht direkt von dort auf den AD-Eingang des Mikrocontrollers??? Mit dem Kondensator am Eingang dort? Gruß Dietmar
@ Dietmar Bitte akzeptiere einfach, dass ich die Bereichsumsetzung benötige. Vielleicht habe ich mir dabei ja mehr gedacht als du erraten hast. Selbes gilt für die Track-And-Hold-Schaltung. Also gut, da ihr den 100pF-Kondensator alle nicht mögt lasse ich ihn halt weg :) Ein sehr erfahrener E-Ingenieur aus dem Bereich Analogtechnik hat mir erklärt, dass genau dieser Kondensator schon oft gute Dienste geleistet hat, da er hochfrequente Spanungen (Impulse) herausfiltert. Bei genau diesen Schaltungen. Die Instabilität der Schaltung rührte offensichtlich von C46 her. Nachdem ich diesem 470 Ohm im Reihe und (vor dem Analogschalter) 4,7 kOhm gegen GND verpasst habe, ist die Schaltung jetzt statbil. Viele Grüße, Bernhard
naja, eigentlich ist das eine Mitkopplung (ein R ist ja 0). Schaut net gut aus für den C. Kein Wunder, daß das schwingt.
@Bernhard: Arbeite oft auch mit OP-Schaltungen und habe ein Gespür dafür, was nicht ganz sauber ist. Nun, das war der Kondensator zwischen positivem und negativem Eingang, der virtuell bei höheren Frequenzen den OP und dessen Regeleigenschaften kurzschließt: Eine hohe Slew Rate wird damit vernichtet. Selbstverständlich, arbeitet man gelegentlich mit Schaltungstricks, um die Anwendung zu vereinfachen, oder bei gleichem Ergebnis preislich zu verringern, das ist sehr legitim, aber über die ist man erst im Bilde, wenn man länger mit der Schaltung gearbeitet hat. Ich kenne das von eigenen Anwendungen her. Und, hat das denn jetzt geklappt mit dem Rauschproblem? Viel Erfolg! Gruß Dietmar
@ Dietmar Also wie gesagt läuft die Schaltung jetzt ordentlich. Die 100 pF-Kondensatoren sind weg, der 220 nF-C hat einen Serienwiderstand und der erste Impedanzwandler eine "Grundlast" bekommen. Viele Grüße und vielen Dank an (fast) alle, Bernhard
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