Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Virtuelle Masse "verschiebt" sich?!


von Moritz S. (dekline)


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Hallo zusammen,
ich bin mir leider überhaupt nicht sicher, wie ich mein Problem Betiteln 
soll, ich habe aber schon mit allen möglichen Formulierungen gesucht und 
nichts gefunden. Jetzt beschreibe ich mein Problem halt mal:

Ich habe folgendes Projekt nachgebaut: 
https://www.instructables.com/id/OscilloPhone-Use-your-Smartphone-as-an-Oscilloscop/

Der Schaltplan wurde übernommen. Mein Problem ist die symmetrische 
Spannungsversorgung mit den Festspannungsreglern. Wenn ich das Netzteil 
anstecke, messe ich, dass sich die Masse nicht mehr "mittig" befindet. 
Am Eingang des 7808 liegen 5V an, am Eingang des 7908 -19V. Die Spannung 
an den Ausgängen ist soweit nachvollziehbar. Der 7808 tut was er kann 
und schafft noch 3,7V, der 7908 gibt die erwarteten knapp -8V aus. Wegen 
den Ausgangsspannungen schließe ich, dass die Regler nicht kaputt sind. 
Eine zu starke oder unsymmetrische Last, die eine etwaige Verschiebung 
verursachen könnte, gibt es ja nicht.

Hat jemand eine Idee, woran das liegen könnte? Ich hänge auch mal mein 
Platinenlayout an, vielleicht hab ich da einen Fehler gemacht. Gelötet 
wurde auf einer Lochrasterplatine.

Viele Grüße und Danke im Voraus
Moritz

von Torsten B. (tbrox)


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Hallo!

Wie wird die gesamte Schaltung denn versorgt? Trafo? Schaltnetzteile?
Diese Unsymmetrie am Eingang kann schon daher stammen.
Was passiert wenn du nur die Spannungsregler ohne die Schaltung 
betreibst?

Gruß

von Stefan P. (form)


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Am Eingang fehlt doch jeglicher Massebezug - Kein Wunder das sich das 
irgendwo hinzieht.
Wenn Du wirklich nur eine 24V Spannungsquelle hast, dann bilde eine 
virtuelle Masse mit Spannungsteiler und OP-Amp als Buffer.

von Kassowarth von Sondermuehlen (Gast)


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Also Du speist die Schaltung mit 24V Gleichspannung?
Sorry, aber das geht nicht die Festpannungsregler beeinflussen sich 
gegenseitig.
Du brauchst schon eine Versorgungsspannung von +/- 12V mit Masse.

von U. B. (Gast)


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Offenbar beziehen sich die "+12V" bzw. "-12V" NICHT auf GND.

Es ist wohl nur EINE Spannung am Eingang vorhanden;
das kann natürlich nicht funktionieren.

von Route_66 H. (route_66)


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Moritz S. schrieb:
> Hat jemand eine Idee, woran das liegen könnte?

So baut man keine virtuelle Masse. Das kann nicht funktionieren.

von Moritz S. (dekline)


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Vielen Dank für die vielen schnellen Antworten.

Ja, die Schaltung wird nur mit einem 24 V Netzteil versorgt.

Ist es möglich durch die angehängte Schaltung aus diesem Eintrag ( 
Beitrag "+/- 5V aus 12 V" ) das Bezugsproblem zu 
lösen?

von Multilator (Gast)


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Moritz S. schrieb:
> Ja, die Schaltung wird nur mit einem 24 V Netzteil versorgt.

Dann ist zu empfehlen, daran einen isolierten DC-DC zu hängen,
der Dir daraus 2 x 12V oder auch +/- 12V erzeugt.

Moritz S. schrieb:
> Ist es möglich durch die angehängte Schaltung aus diesem Eintrag
> (Beitrag "+/- 5V aus 12 V" ) das Bezugsproblem zu
> lösen?

Diese Schaltungen haben immer so ihre Nachteile. Audio-Verstärker
mögen keine Verstärkung 1, OPVs sehen das ähnlich. Wenn, dann evtl.:

Beitrag "3 Kanal Kopfhörerverstärker mit OPA2134 verzerrt"

Die Schaltung von Arno arbeitet gut.

Besser ist es, wenn man z.B. einen Trafo hat, der zwar keine 2
gleichen Sekundärwicklungen, aber eine hat, die dazu passen würde.
Aus dieser könnte man durch eine Delon-Schaltung eine symmetrische
Versorgung gewinnen. Man muß einzig beachten, daß die Wicklung mehr
als den doppelten Strom liefern können muß - und die Elkos müssen
(halbierte Brummfrequenz) doppelt so groß ausfallen, wie bei Graetz.

https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsverdoppler#Delon-Schaltung

von der schreckliche Sven (Gast)


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Was für ein Aufriss für eine simple Operationsverstärker-Schaltung.

Man nehme einen 15 Volt Spannungsregler und einen Spannungsteiler mit 
zwei mal 10KOhm, fertig. Irgendeine Stromverstärkung ist völlig unnötig, 
da die virtuelle Masse nur mit dem winzigen Eingangsstrom der OPs 
belastet wird. (Bei OPs mit J-FET Eingängen fließt praktisch gar kein 
Eingangsstrom).

von MaWin (Gast)


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Moritz S. schrieb:
> Ist es möglich durch die angehängte Schaltung aus diesem Eintrag (
> Beitrag "+/- 5V aus 12 V" ) das Bezugsproblem zu lösen

Nein, die Schaltung schwingt.

Das wurde schon in dem Thread erwähnt, aber dein Aufmerksamkeitsdefizit 
scheint nicht weiter zu reichen als bis zum ersten Beitrag.

von der schreckliche Sven (Gast)


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MaWin schrieb:
> Nein, die Schaltung schwingt.

Das stimmt nun auch wieder nicht.
Beachte bitte, daß R3 und R4 verschieden groß sind. Dadurch wird der OP 
gezwungen, Q2 offen zu halten.

von Egon D. (Gast)


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Route 6. schrieb:

> Moritz S. schrieb:
>> Hat jemand eine Idee, woran das liegen könnte?
>
> So baut man keine virtuelle Masse.

Und vor allem ist das überhaupt keine virtuelle Masse.
Die Masse ist völlig real.

von Mani W. (e-doc)


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Beim 78xx ist

1 Eingang
2 Masse
3 Ausgang

Beim 79xx ist

1 Masse
2 Eingang
3 Ausgang

Also ist Dein Plan mit dem 78xx falsch beschriftet oder auch
grundsätzlich falsch angeschlossen...

Und das dritte Bild ist kein Schaltplan, sondern eine Zumutung!

von MaWin (Gast)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Das stimmt nun auch wieder nicht.
> Beachte bitte, daß R3 und R4 verschieden groß sind. Dadurch wird der OP
> gezwungen, Q2 offen zu halten.

Das funktioniert nur in der Simulation. In der Praxis muss die Schaltung 
mal Strom liefern und mal aufnehmen. Und im Übergang schwingt sie massiv 
auf Grund der völlig vermurksten Konstruktion.

Wäre Q2 immer offen, könnte Q1 wegfallen.

von HildeK (Gast)


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MaWin schrieb:
> Das funktioniert nur in der Simulation. In der Praxis muss die Schaltung
> mal Strom liefern und mal aufnehmen. Und im Übergang schwingt sie massiv
> auf Grund der völlig vermurksten Konstruktion.
Wieso völlig vermurkst? Es fehlt nur ein kleiner Widerstand (50-100R) 
zwischen den Basen und den Emittern der Transistoren um den Übergang zu 
entschärfen.

> Wäre Q2 immer offen, könnte Q1 wegfallen.
Er hatte eine asymmetrische Belastung. Wenn das so ist, braucht man Q1 
tatsächlich nicht. Q2 stellt sich so ein, dass er zusammen mit R4 den 
selben Strom zieht wie R3. Aber eben nur in der Konstellation mit R3<R4.

von der schreckliche Sven (Gast)


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Hallo Moritz,
Wie die Meisten, hast auch Du nur einen Link zu Deiner Schaltung 
geliefert:

Moritz S. schrieb:
> Ich habe folgendes Projekt nachgebaut:
> 
https://www.instructables.com/id/OscilloPhone-Use-your-Smartphone-as-an-Oscilloscop/

Du hättest sie problemlos posten können, siehe oben.

Wie Du ebenso problemlos aus 24Volt +/-8Volt machen kannst, ebenfalls 
siehe oben.
Weil GND wegen der Spannungsbegrenzer-LEDs mit einer 
Wechselspannungskomponente belastet wird, habe ich noch die dicken Elkos 
eingefügt.

von Egon D. (Gast)


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Ich weiss zwar, dass es weitgehend sinnlos ist, aber ich
bitte dennoch darum, nicht ständig widersinnig von einer
"virtuellen" Masse zu sprechen.

Eine "virtuelle Masse" ist ein Punkt in der Schaltung,
der zwar Massepotenzial hat, aber nicht direkt mit der
Masse verbunden ist. Das tritt in der Regel am
Minus-Eingang eines OPV auf, der als invertierender
Verstärker beschaltet ist.

Das, worüber hier diskutiert wird, ist allenfalls eine
"künstliche" Masse, manchmal auch "künstliche Mitte"
genannt.

Daran ist ÜBERHAUPT nix virtuell. Masse ist das Bezugs-
potenzial, das zum Bezugspotenzial erklärt wurde. Das
ist die REALE Masse -- völlig egal, wie sie erzeugt
wird.

von Stromberg B. (Gast)


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Eine virtuelle Masse und eine künstliche Masse ist im Endeffekt das 
Selbe. Die Wörter klingen halt nur anders, aber es ist dasselbe damit 
gemeint!

von der schreckliche Sven (Gast)


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@Egon
Danke für Deine Richtigstellung.
Damit stimmt das Bezugspotential im Kopf auch wieder.

von Stromberg B. (Gast)


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der schreckliche Sven schrieb:
> habe ich noch die dicken Elkos
> eingefügt.

Wenn ein Festspannungsregler am Ausgang mit effektiv 500µF (2x1000µF in 
Reihe) belastet wird, dann schwingt er erst einmal wie verrückt und den 
bekommt man auch so schnell nicht mehr ruhig gestellt! 2x47µF wären das 
Maximum!

von der schreckliche Sven (Gast)


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Probier ich morgen aus, und berichte dann.

von der schreckliche Sven (Gast)


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Und hier, wie versprochen, der Test.
Die bereits gepostete Schaltung habe ich nur um die obligatorischen 
100nF an den Anschlussbeinen des 7815 ergänzt.

Das Oszillogramm kann sich jeder Oszi-Besitzer selber anschauen:

Oszi einschalten, gerade Linie betrachten, fertig.

von Michael B. (laberkopp)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Die bereits gepostete Schaltung habe ich nur um die obligatorischen
> 100nF an den Anschlussbeinen des 7815 ergänzt.

und statt 24V= mal eben einen 15V~ Trafo mit Gleichrichterdioden und 
Seibelko eingesetzt.

Warum ? Weil 15V und 15V so schön gleich klingt ?

Nachrechnen ergibt, daß der 15V~ Trafo je nach Netzspanung wzischen 
13.5V~ und 17.5V~ liefert.
Die gleichrichten ergibt 19 bis 24.7V.
Davon 2 Gleichrichterdioden ab (mit eher geringen 0.7V aber es fliessen 
ja auch nur geringe Ströme) ergibt 17.6 bis 23.3V.
Davon den Spannungsbedarf des 7815 
https://www.jameco.com/Jameco/Products/ProdDS/889348.pdf ab ergibt 
15.6V, uff, reicht.
Aber was ist das, wir haben den Spannungsverlust des Siebelkos 
vergessen, den er erfährt wenn er zwischen den Sinusspitzen puffern 
muss.
Weil ich leider dessen Kapazität nicht kenne, sieht nach 100uF/35V aus, 
und den Maximalstrom nicht kenne, oben steht was von 100mA, das würde 
10V Verlust pro Halbwelle bedeuten, also Aussetzer in der linear 
geregelten Spannung.

Aber ich kenne die übliche Auslegung, da braucht man einen 18V~ Trafo 
für 7815 Regler, mit der Gefahr, daß kleine Trafos eine hohe 
Leerlaufspannung haben und unbelastet eventuell mehr als 35V liefern.

Rechne selber nach.

von der schreckliche Sven (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Rechne selber nach.

Mann, bist Du bescheuert.
Ich musste nicht rechnen, ich habe gemessen.
Die Spannung vor dem 7815 ist beim Testaufbau 21,8 Volt.
Die Brummspannung sinkt nicht unter 20 Volt.

Michael B. schrieb:
> oben steht was von 100mA,

Nein, oben steht was von LM324!
Der braucht nie 100mA.

Außerdem ging es um den Schwingungstest.
Ergebnis: Negativ.
Sollte das jemandes liebgewonnenen Vorurteilen widersprechen, tut es mir 
NICHT leid. Ich machs wieder, versprochen.

von Andrew T. (marsufant)


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der schreckliche Sven schrieb:
> NICHT leid. Ich machs wieder, versprochen.

Richtig so, genauso muss das. Mach weiter.

Immer und immer wieder!!

von Sherlock (Gast)


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Ein typisch deutsches Forum ist das hier.
Meint der Watson.

von Mike (Gast)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Und hier, wie versprochen, der Test.

Hallo
Vorerst Gratulation für den Aufbau. Dieser sieht ganz gut aus.

Nur bin ich der Ansicht dass der Test nicht ohne einer Last erfolgte.
Du würdest dann feststellen, dass die +7.5V bzw. -7.5V einbricht.
Das was du mit den zwei 10k-Widerständen in Serie zum Ausgang eines 
Spannungsreglers gebaut hast nennt sich Spannungsteiler.
Ein Spannungsteiler, so wie sein Name schon sagt, teilt die Spannung, 
sodass immer die Summer beider Teilspannungen der Gesammtspannung(bei 
dir die 15V) entspricht. Somit könntest/konntest du etwas feststellen, 
dass du mit "virtueller Verschiebung der Masse" gesehen hast. Das 
Bezugspotenzial kann sich aber nie sich selbst gegenüber verschieben.

Sondern wennst du die +7.5V mehr belastest bricht die +7.5V Spannung um 
den Betrag ein welcher die -7.5V größer werden läßt.

Wennst du eine Schaltung(OPA-Schaltung) betreiben/versorgen möchtest, 
welche eine positive und negative Versorgungsspannung benötigt, dann 
funktioniert dies nicht mit einem Spannungsteiler, weil du nicht 
garantieren kannst, dass die OPA-Versorgungsspannungs-ratings 
eingehalten werden.

Die einfachste Lösung: Man verwendet einen Trafo mit 2 
Sekundärwicklungen nach dem Standard der schon länger als 100 Jahre 
bekannt ist.

mfg
Mike

von Michael B. (laberkopp)


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der schreckliche Sven schrieb:
>> Rechne selber nach.
>
> Mann, bist Du bescheuert

Tut mir leid daß du geistig so behindert bist, daß du nicht rechnen 
kannst.

Und einen Regeltrafo um ausprobieren was bei geringster zulässiger 
Netzspannung passiert hast du sicher auch nicht.

Dann noch viel Glück im Leben das nach 'hoffen' statt 'wissen' 
funktioniert.

: Bearbeitet durch User
von Elektrofan (Gast)


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Michael B. schrieb u.a.:

> Weil ich leider dessen Kapazität nicht kenne, sieht nach 100uF/35V
> aus, und den Maximalstrom nicht kenne, oben steht was von 100mA, ...

Das Transformatörchen jedenfalls sieht nach 0,35 VA / 15 V aus, damit
könnte es (und zwar nur bei rein ohmscher Belastung) 23 mA liefern.

von glashaus (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Und einen Regeltrafo um ausprobieren was bei geringster zulässiger
> Netzspannung passiert hast du sicher auch nicht.

Das ginge auch zufriedenstellend mit einem 24V-Trafo in Sparschaltung.
(Wenn man denn wollte, sollte, müßte.)

von Liebling darf Alles sagen (Gast)


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Michael B. schrieb:
> der schreckliche Sven schrieb:
>>> Rechne selber nach.
>>
>> Mann, bist Du bescheuert
>
> Tut mir leid daß du geistig so behindert bist, daß du nicht rechnen
> kannst.
>



Haut se'!
Haut se'!
Immer in die Schnauze!

Stimmung! Konfetti!

von Werner (Gast)


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Geil ist ja auch dass das Klugscheissen hier im Forum so populär ist 
dass es jeder Vollspacko nachäffen muss um sich dann einzubilden Ahnung 
zu haben.

Ihr seid arm.

Werner

von Stromberg B. (Gast)


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Stromberg B. schrieb:
> dann schwingt er erst einmal wie verrückt

der schreckliche Sven schrieb:
> Probier ich morgen aus

Sehr schöner Aufbau und es schwingt nicht. Hätte ich nicht gedacht, weil 
mein Aufbau mit einem negativen Festspannungsregler (7912) und 100µF am 
Ausgang schwingt, nehme ich allerdings 10µF schwingt es nicht mehr.

Bei Verwendung eines positiven Festspannungsreglers, schwingt es bei mir 
auch nicht, egal ob 10µF oder 1000µF. Es hängt vielleicht auch vom 
Hersteller ab.

Mike schrieb:
> Du würdest dann feststellen, dass die +7.5V bzw. -7.5V einbricht.

Es ging bei diesem Vorversuch nur erst einmal darum, ob eine 
Schwingneigung festzustellen ist oder nicht. Jetzt kann man natürlich 
einen nachgeschalteten OPV dazu benutzen, diesen Spannungsteiler 
belastungsfähiger zu machen (Spannungsfolger).

von der schreckliche Sven (Gast)


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Stromberg B. schrieb:
> schöner Aufbau

Das Prädikat "sehr" hat eigentlich das Foto verdient.

Und da es für viele ein Problem darstellt, ein auch nur brauchbares Foto 
von ihrer Elektronik zu machen, will ich mal erzählen, wie ich es 
gemacht habe:
Fotoapparat: Nikon J1, Objektiv 18,5mm. Blende 16, manuell eingestellt. 
Mit Blitz. Bei ISO 3200, auch manuell eingestellt, ergab es dann ein gut 
belichtetes Foto. Ach ja, Fokus war auch manuell. Es erforderte eine 
Versuchsreihe von mindestens 10 Bildern, bis ich die richtigen 
Einstellungen gefunden hatte.

von Piffpaffpuff (Gast)


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Das wollte ich auch schon immer wissen. Wo liegt denn im Planeten Erde 
der elektrische Massepunkt, Erdpunkt. Wie fließen dort die 
Ausgleichsströme und wie wirken sie sich aus?

von Stromberg B. (Gast)


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Piffpaffpuff schrieb:
> Wo liegt denn im Planeten Erde
> der elektrische Massepunkt, Erdpunkt.

In der gesamten Erde.

Piffpaffpuff schrieb:
> Wie fließen dort die
> Ausgleichsströme und wie wirken sie sich aus?

Dann gib mal Schumann-Resonanz ein.

der schreckliche Sven schrieb:
> Es erforderte eine
> Versuchsreihe von mindestens 10 Bildern

Ja, deswegen auch die gute Qualität. Ich habe mir erlaubt die linke 
obere Ecke von deinem Bild zu modifizieren (brutal abgeschnitten), damit 
es einen homogenen Eindruck ergibt.

Bitte den überstehenden Teil von der Platine noch nicht absägen oder 
abbrechen, es kann sein dass der nächste Frager wissen will, wie man die 
so gewonnene Dualsupply belastbarer machen kann. Dann kannst du noch 
einen OPV als Spannungsfolger bequem dahinter bauen. Er muss ja nicht 
mehr als 20mA liefern können (für die meisten Mess-Schaltungen 
ausreichend). Das würde dann auch mit deinem Trafo gut harmonieren.

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