Nicht-invertierender Verstärker mit 1V Offset und U-Teiler

[Patrick W. (paw)]

Guten Tag

Ich stehe vor folgendem Problem, dass mir noch den letzen Nerv kostet, 
ich weis, dass es ziemlich Simpel sein muss, ich komme nur einfach auf 
keine schlaue Lösung.

Ich habe am Eingang ein Signal 0V .. -32V und will am Ausgang ein Signal 
+1V .. +2V.

Da Op Amps mit einer so grossen Input range und 40V/uS Slew rate fast 
unbezahlbar sind, wollte ich das ganze mit einem Nichtinvertierenden 
Verstärker mit einer Offset Spannung machen, dem ein Spannungsteiler 
vorgeschalten ist, der die Spannung auf 0V .. -1V teilt.

Die Schaltung wurde probeweise aufgebaut und ich bekomme es einfach 
nicht so hin, dass das Offset und die Verstärkung passt. Wenn der Offset 
stimmt, dann habe ich z.B bei -16V nur 1.45V anstelle von 1.5V am 
Ausgang, wenn die Verstärkung stimmt, dann passt das Offset nicht, und 
bei 0V sind anstelle von 1V nur 0.93V am Ausgang z.B.

Aktuell habe ich folgende Lösung die funktioniert, aber das müsste 
meiner Meinung nach auch einfacher gehen.

Hat jemand von euch eine Idee, wie man das einfach und mit möglichst 
wenig Widerständen (damit die Schaltung nicht zu ungenau wird durch die 
Toleranzen) umsetzen kann?

[Klaus R. (klara)]

Patrick W. schrieb:
> Ich habe am Eingang ein Signal 0V .. -32V und will am Ausgang ein Signal
> +1V .. +2V.

Du mußt wie gehabt mit dem invertierenden OP das Signal auf 0 v ... +1 V 
bringen und +In auf +1 V setzen.
R5 und R6 bitte weglassen. R8 und R7 für 32fache Dämpfung 
dimensionieren.
mfg klaus

[Patrick W. (paw)]

> R5 und R6 bitte weglassen. R8 und R7 für 32fache Dämpfung

Wenn du mir einen Op Amp findest der 40V/uS slew rate hat und diese 
Eingangsspannung toleriert, ohne dabei 60€+ zu kosten, dann würde ich 
das so machen. Nur aus diesem Grund habe ich ja den Spannungsteiler und 
damit die ganzen Probleme.

[Reihaus (Gast)]

Nimm doch einen invertierenden Verstärker

[Klaus R. (klara)]

Patrick W. schrieb:
> Wenn du mir einen Op Amp findest der 40V/uS slew rate hat und diese
> Eingangsspannung toleriert

Die 40 V/µs macht der TL081 auch nicht. Aber da wird es was geben.
Zur Eingangsspannung. Was sieht denn der -IN Eingang? Ich sage mal +1 V.

Schau Dir mal den Vorschlag von Reihaus an. Da fehlen nur die +1 V am 
+IN Pin.
mfg klaus

[Matthias K. (kannichauch)]

Wenn Du eine Spannungsversorgung mit +/-15V für Operationsverstärker 
hast, solltest Du das Problem lösen können.
Bau einen invertierenden Verstärker, der aus -32durch3 genau +1V macht.
32/3 mit Spannungsteiler. Dann addierst Du mit Hilfe von Widerständen 
weitere 1V. Einen weiteren Verstärker für die niedrige Ausgangsimpedanz 
brauchst Du dann wahrscheinlich auch noch. Aus den Grundschaltungen kann 
man sowas entnehmen.

MfG
Matthias

[Matthias K. (kannichauch)]

Eine andere Möglichkeit sehe ich bei der Anwendung von sogenannten 
Stromspiegeln.

[Possetitjel (Gast)]

Patrick W. schrieb:

>> R5 und R6 bitte weglassen. R8 und R7 für 32fache Dämpfung
>
> Wenn du mir einen Op Amp findest der 40V/uS slew rate hat

???

Willst Du damit 10MHz verarbeiten?

Bei den von Dir geforderten Bedingungen liegt am OPV-Ausgang
ein Gleichsignal von 1.5V, dem ein Wechselsignal mit 0.5V
Amplitude überlagert ist.

1MHz*0.5V*2*PI gibt ca. 3V/µs.

> und diese Eingangsspannung toleriert,

???

Am Minus-Eingang von OA3 liegt eine virtuelle Masse vor (Mann,
das fühlt sich an wie Weihnachten: Hier ist das wirklich mal
eine virtuelle Masse.)
Der OPV muss (im regulären Betrieb) gar nix aushalten.

> Nur aus diesem Grund habe ich ja den Spannungsteiler und
> damit die ganzen Probleme.

???

Durchdenke den Vorschlag von Klaus nochmal ganz in Ruhe.
Der Spannungsteiler wird bei ihm von R7 und R8 gebildet.

[Possetitjel (Gast)]

Klaus R. schrieb:

> Patrick W. schrieb:
>> Ich habe am Eingang ein Signal 0V .. -32V und will am Ausgang
>> ein Signal +1V .. +2V.
>
> Du mußt wie gehabt mit dem invertierenden OP das Signal auf
> 0 v ... +1 V bringen und +In auf +1 V setzen.
> R5 und R6 bitte weglassen. R8 und R7 für 32fache Dämpfung
> dimensionieren.

Ich erlaube mir eine winzige Korrektur zu dem ansonsten guten
Vorschlag: Der Offset an +In darf nur 31/32*1V betragen; bei
0V am Eingang der Stufe sieht der OPV ja schon -1V (gegenüber
seinem Plus-Eingang) und steuert um 1/32stel ins Positive.

[Joe F. (easylife)]

Kannst du das Invertieren nicht digital nach dem AD Wandeln machen?
Um -32V..0V auf +1V..+2V umzusetzen reichen deine +5V und 3 Widerstände 
(s. Anhang).

[Patrick W. (paw)]

> 1MHz*0.5V*2*PI gibt ca. 3V/µs.
>
>> und diese Eingangsspannung toleriert,
>

Da hast du natürlich Recht, ich war im Kopf noch bei unserer Schaltung 
die das Signal generiert und dafür natürlich 40V / uS braucht (0.8uS für 
32V Flanke)

Ich war sowieso etwas verwirrt, habe auch überall "Nicht-Invertierend" 
anstelle von "Invertierend" geschrieben ...

> Am Minus-Eingang von OA3 liegt eine virtuelle Masse vor (Mann,
> das fühlt sich an wie Weihnachten: Hier ist das wirklich mal
> eine virtuelle Masse.)
> Der OPV muss (im regulären Betrieb) gar nix aushalten.
>

Völlig korrekt, ich war aus irgend einem Grund fest davon überzeugt, 
dass die Selben Bedingungen gelten müssen, wie beim Op Amp der das 
Signal erzeugt. Was natürlich völliger Blödsinn ist.

>
> Durchdenke den Vorschlag von Klaus nochmal ganz in Ruhe.
> Der Spannungsteiler wird bei ihm von R7 und R8 gebildet.

Funktioniert Selbstverständlich, Danke an Klaus und Possetitjel

[Possetitjel (Gast)]

Joe F. schrieb:

> Kannst du das Invertieren nicht digital nach dem
> AD Wandeln machen?

Auch eine Idee...

> Um -32V..0V auf +1V..+2V umzusetzen reichen deine +5V
> und 3 Widerstände

Unschön (wegen der +5V -- das ist ja i.d.R. die Betriebs-
spannung.)
Ich würde den Spannungseiler z.B. gegen +2V arbeiten lassen
und dafür eine anständige Referenzspannung bereitstellen.

Ach so: Gegebenenfalls müsste man überlegen, ob man
irgendwo Schutzdioden unterbringen sollte, falls die
externe Spannung mal anliegt, wenn die Kiste nicht in
Betrieb ist.

[Patrick W. (paw)]

> Ach so: Gegebenenfalls müsste man überlegen, ob man
> irgendwo Schutzdioden unterbringen sollte, falls die
> externe Spannung mal anliegt, wenn die Kiste nicht in
> Betrieb ist.

Die Schaltung liegt auf der Platine, welche die "externe" Platine speist 
und hat somit immer Power, wenn die externe auch hat. Der Eingang ist 
gegen Über / Unterspannung geschützt. Das Bild zeigt nur einen ganz 
kleinen Teil des Gesamtschaltung.