Hallo zusammen, ich hätte einmal folgende Frage: Ich möchte eine Sinus-Spannung, die mit einem Arduino Uno per PWM (bzw. DDS) erzeugt wird und anschließend mit einem Kondensator vom 0V bis 5V-Bereich auf einen Pegel von -2,5V bis 2,5V gebracht wird, auf einen Pegel von -5V bis 5V verstärken. Ich habe dafür einen OP-Amp in nicht-invertierender Verstärkerschaltung vorgesehen, genauer einen LM358 (der auch im hiesigen OP-Amp-Guide empfohlen wird). Unabhängig davon, welches Modell, brauch ein Op-Amp, meines Wissens nach, immer auch eine Versorgungsspannung die mindestens so groß ist, wie der Spannungsbereich, auf den er verstärken soll, also in meinem Fall eine symmetrische Versorgung von mindestens -5V und +5V. Eigentlich bräuchte man noch etwas mehr, um exakt auf die Amplitude der Ausgangs-Spannung von -5V bis +5V zu kommen, das ist aber in meinem Fall nicht so wichtig also der Verstärkungsfaktor muss nicht genau 2 sein. Daher würde ich für die +5V Versorgung des Op-Amps den 5V-Ausgangs-Pin des Arduino Uno (der seinerseits über das vorgesehene Netzteil versorgt wird) verwenden. Die Frage ist jetzt, ob ich (sofern die maximal abgegebene Leistung des 5V Pins es zulässt) einfach einen Parallel-Abgriff auf einen Pegel-Wandler wie den TL7660 machen kann und mir von diesem die -5V für die negativ Versorgung des Op-Amp nehmen. Wie ich das genau meine, kann der beigefügten Skizze entnommen werden. Hat zufällig jemand schon mal eine Ähnliche Konfiguration, wie in meiner beigefügten Skizze, in Betrieb gehabt und könnte mir sagen ob so etwas (mal ganz unabhängig von der Dimensionierung der Schaltung) so funktionieren könnte oder eher nicht ? Freundliche Grüße Felix
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nimm einfach einen anderen PWM Ausgang und mache einen Inverter, reicht für einen OP als -VCC https://www.holger-klabunde.de/dcdc/picdcdc.htm
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Du kannst auch zwei Spannungsverdoppler gegenläufig aufbauen, dann kommst du theoretisch auf 15 Volt, es sind aber in der Praxis nur 13 Volt. Der LM358 wird mit Pin 4 an -4V angeschlossen und mit Pin 8 an +9V. Mit 13 Volt Versorgungsspannung am LM358 (-1,5V) kommt locker eine Sinusspannung von 10 Volt Spitze Spitze raus. Die benötigte Frequenz holst du dir aus deinem Arduino (der CD4060 entfällt). Es müssen nicht genau 64kHz sein (ca. 20kHz bis 100kHz).
Felix K. schrieb: > Ich habe dafür einen OP-Amp in nicht-invertierender Verstärkerschaltung > vorgesehen, genauer einen LM358. Der ist nicht geeignet, Du brauchst einen R2R-Typ. > (der auch im hiesigen OP-Amp-Guide empfohlen wird). Wirklich? Für Nostalgieschaltungen?
Ladungspumpe ICL7660. Der ist genau für so etwas gemacht. 10 Stck. beim Chinamann für einen Euro Oder per PWM Schalttransistor und Schottkydiode erzeugen (allerdings nicht sehr Laststabil)
Hallo, ich finde es interessant dass es für das Problem auch Lösungen komplett mit diskreten Bauteilen gibt. Allerdings würde ich es gerne so Fehler-un-anfällig wie möglich halten, und daher schon lieber ein IC nehmen. Harald W. schrieb: > Felix K. schrieb: > >> Ich habe dafür einen OP-Amp in nicht-invertierender Verstärkerschaltung >> vorgesehen, genauer einen LM358. > > Der ist nicht geeignet, Du brauchst einen R2R-Typ. Du meinst den MCP6001 und Konsorten ? jjflash schrieb: > Ladungspumpe ICL7660. > Der ist genau für so etwas gemacht. > > 10 Stck. beim Chinamann für einen Euro Ok also den 7660 gibt es von mehreren Herstellern, das wusste ich garnicht. Worin liegen denn die Unterschiede zwischen dem von mir angedachten TL7660 von Texas Instruments und dem von dir vorgeschlagenen ICL7660 von Renesas ? Laut Datenblatt sind die beiden quasi identisch, außer dass der ICL bis zu 45mA Ausgangsstrom liefern kann, der TL aber nur 20mA. Daher würde ich im Zweifelsfalle den ICL nehmen. Gruß
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R2 ist falsch angeschlossen und gehört nach Masse, damit der Eingangsstrom des OPVs abgeleitet werden kann. Das du einen R2R OPV benötigst wurde ebenfalls schon gesagt. Felix K. schrieb: > Laut Datenblatt sind die beiden quasi identisch, außer dass > der ICL bis zu 45mA Ausgangsstrom liefern kann, der TL aber nur 20mA. > Daher würde ich im Zweifelsfalle den ICL nehmen. Du solltest dir mal den Ausgangswiderstand der Ladungspumpe anschauen. Der ICL7660 kommt dabei auf etwa 50Ohm bei 5V. Bei 20mA fehlen dir also bereits 1V am Ausgang.
Felix K. schrieb: > Daher würde ich für die +5V Versorgung des Op-Amps den 5V-Ausgangs-Pin > des Arduino Uno (der seinerseits über das vorgesehene Netzteil versorgt > wird) verwenden. Was ist "das vorgesehene Netzteil"? Es ist nicht unbedingt eine gute Idee, die 5V aus dem Längsregler des Arduinos für weitere Schaltungen zu verwenden. Man kann es tun, wenn Ströme und Spannung bekannt sind, oder nach ein paar Wochen schimpfen, dass diese Regler auf dem A* von schlechter Qualität sind und verrecken.
Der 5V Ausgang würde mit 3...4x so viel Strom belastet werden im Vergleich zur Last (IC, OPV und dessen Ausgang).
Manfred schrieb: > Was ist "das vorgesehene Netzteil"? > > Es ist nicht unbedingt eine gute Idee, die 5V aus dem Längsregler des > Arduinos für weitere Schaltungen zu verwenden. Man kann es tun, wenn > Ströme und Spannung bekannt sind, oder nach ein paar Wochen schimpfen, > dass diese Regler auf dem A* von schlechter Qualität sind und verrecken. Ein 12V/2A DC-Universal-Steckernetzteil das in die Buchse des Arduinos passt. Ok ich werde wohl das ganze mal versuchen zu simulieren, sicher ist sicher. Ich habe halt schon Arduino-Aufbauten gesehen wo am 5V-Ausgang einiges dran-hing, aber ich will das ding natürlich auch nicht zerschießen. Dieter schrieb: > Der 5V Ausgang würde mit 3...4x so viel Strom belastet werden im > Vergleich zur Last (IC, OPV und dessen Ausgang). Der 5V-Ausgang kann laut Internet mit bis zu 650mA belastet werden. Ich werde mal probieren ob man das irgendwie simulieren kann. Aber danke nochmal für die Hinweise das sind natürlich berechtigte Bedenken. Gruß
Felix K. schrieb: > Wie ich das genau meine, kann der beigefügten Skizze entnommen werden Das funktioniert so nicht. Erstens liefert der LM358 keine 5V wen er mit 5V versorgt wird sondern eher nur 3V. Dann koppelst du mit einem Kondensator zwar den 2.5V Gleichspannungsanteil aus drm gefilterten OWM, aber gibst dem OpAmp Eingang keinen Gleichspsnnungsbezug. Mindestens 100k vom OpAmp nach GND. Dann liefert der ICL7660 keine -5V wenn er mit 20mA (einfach mal geraten, Stromverbrauch LM358 plus Last) belastet wird, sondern vielleicht noch -4V. Dann liefert der LM358 keine -4V wenn er mit -4V versorgt wird und auch nur etwas Strom annehmen muss (ein paar mA) sondern mit Glück noch -3V. Auch ein MCP6001 löst das Problem also nicht. Dein Arduino macht die 5V aber Felix K. schrieb: > über das vorgesehene Netzteil versorgt wird Was auch immer das ist, er braucht zumindest 7V. Versorge daraus OpAmp und 7660.
Felix K. schrieb: > Ein 12V/2A DC-Universal-Steckernetzteil das in die Buchse des Arduinos > passt. Als ob ich es gaehnt hätte :-) > Ok ich werde wohl das ganze mal versuchen zu simulieren, sicher ist sicher. Man muß nicht jeden Sch*** simulieren, Kopfrechen sollte genügen: Differenz 7 Volt, bei 50mA Last sind das 350mW Abwärme. > Ich habe halt schon Arduino-Aufbauten gesehen wo am 5V-Ausgang einiges > dran-hing, aber ich will das ding natürlich auch nicht zerschießen. Ich habe einige Threads gelesen, wo auf den beschissenen Regler geschimpft wird, ich aber überzeugt bin, dass der thermisch überfahren wurde. Also: Du hast 12 Volt. Der LM358 verträgt 32 Volt Speisung bzw +/-16 Volt. Der LM358 kann bei 5V-Speisung keine 5V am Ausgang. Du kannst den OP direkt aus den +12V speisen. Der OP hat kein Problem, wenn seine Versorgung nicht symmetrisch ist, also z.B. oben 12V und unten -7 Volt. Der ICL7660 verträgt 10 Volt, bleibt man besser etwas von weg. Also einen LM7808 her (oder einen 7805 mit einer weißen LED im Fußpunkt), damit den 7660 versorgen und daraus die negative Ub des OP - fertig. Grrrrr... MaWin hat gerade überholt :-)
Hallo! Eine unkonventionelle Lösung ist, einen RS232-Treiberbaustein (z.B. MAX232) zu missbrauchen. Er erzeugt aus den +5V eine höhere positive, aber auch eine negative Spannung. Liefert leider -je nach Hersteller- nur geringe Ströme. Ob das für deinen Anwendungsfall genügt, musst du sehen oder die Randbedingungen hier nennen.
Route 6. schrieb: > Eine unkonventionelle Lösung ist, einen RS232-Treiberbaustein (z.B. > MAX232) zu missbrauchen. Der hat meist zu viel Ripple für einen Opamp. Für so etwas gibt es z.B. LM27762 oder TPS60241. Aber oben wurde schon erwähnt, dass es eine bessere Idee wäre, die Original-Spannungsquelle zu verwenden, anstatt sie herunter- und dann wieder heraufzuwandeln.
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Hallo, erstmal danke für das viele Feedback. Christian L. schrieb: > R2 ist falsch angeschlossen und gehört nach Masse, damit der > Eingangsstrom des OPVs abgeleitet werden kann. MaWin schrieb: > Dann koppelst du mit einem Kondensator zwar den 2.5V > Gleichspannungsanteil aus drm gefilterten OWM, aber gibst dem OpAmp > Eingang keinen Gleichspsnnungsbezug. Mindestens 100k vom OpAmp nach GND. Ok, danke für den Hinweis, wird gemacht. Christian L. schrieb: > Du solltest dir mal den Ausgangswiderstand der Ladungspumpe anschauen. > Der ICL7660 kommt dabei auf etwa 50Ohm bei 5V. Bei 20mA fehlen dir also > bereits 1V am Ausgang. MaWin schrieb: > Erstens liefert der LM358 keine 5V wen er mit 5V versorgt wird sondern > eher nur 3V. MaWin schrieb: > Dann liefert der ICL7660 keine -5V wenn er mit 20mA (einfach mal > geraten, Stromverbrauch LM358 plus Last) belastet wird, sondern > vielleicht noch -4V. > > Dann liefert der LM358 keine -4V wenn er mit -4V versorgt wird und auch > nur etwas Strom annehmen muss (ein paar mA) sondern mit Glück noch -3V. MaWin schrieb: > Was auch immer das ist, er braucht zumindest 7V. Versorge daraus OpAmp > und 7660. Manfred schrieb: > Du kannst den OP direkt aus den +12V speisen. > Der OP hat kein Problem, wenn seine Versorgung nicht symmetrisch ist, > also z.B. oben 12V und unten -7 Volt. > > Der ICL7660 verträgt 10 Volt, bleibt man besser etwas von weg. Clemens L. schrieb: > Aber oben wurde schon erwähnt, dass es eine bessere Idee wäre, die > Original-Spannungsquelle zu verwenden, anstatt sie herunter- und dann > wieder heraufzuwandeln. Also, ich habe mir das Netzteil mal nochmal genauer angeschaut (war noch verpackt und ungenutzt). Es hat auf der Rückseite einen Drehschalter mit dem man 3V / 4,5V 5V 6V / 7,5V 9V 12V Ausgangsspannung einstellen kann. Ich könnte daher z.B. auch die 9V-Einstellung wählen (die sowohl für den ICL7660 als auch für den Arduino verträglich sein dürfte) und damit dem LM358 an der +Versorgung +9V und über den ICL an der -Versorgung -7V (wenn ich die Rechnungen von Christian L., MaWin, und Manfred richtig verstanden habe). Ich habe noch nichts mit Operationsverstärkern noch nichts gemacht (merkt man warscheinlich ^^). Wie genau finde ich denn jetzt mit den Angaben aus dem Datenblatt (ganz grundsätzlich) heraus wie ich mit +9V/-7V meine +/-5V Amplitude da rausbekomme bzw. ob das in dieser Konfiguration überhaupt möglich ist ? Ich habe noch einen LM741 gefunden der verträgt auf jeden fall mal bis zu +/-18V (laut Datenblatt). Würde der ggf. besser passen ? Mahlzeit
Ich habe noch die NE5532- und SD5532- Baureihe gefunden, die ziehen maximal einen Strom von 16mA auf den Supply-Leitungen (laut Datenblatt). Mir ist gerade folgendes klar geworden: Ich stelle ja bei der nicht invertierenden Schaltung den Verstärkungsfaktor über den Spannungsteiler am invertierenden Eingang ein. Wenn ich diesen also einfach auf eine Verstärkung von 2 einstelle, reicht das schon aus dass der OP-Amp das macht was ich will und ihm ist dann letztlich egal was ich ihm als Supply gebe, sofern beides über dem Maximum und unter dem Minimum meiner Ausgangs-Spannung liegt ? Ich finde halt in den Datenblättern nicht so etwas wie: "Wenn du am Ausgang des Op-Amps das und das haben willst, dann musst du die beiden Supply-Spannungen so und so wählen."
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Hauptsache du kommst für den LM358 irgendwie auf +12 Volt (oder mehr). Es kommen am Ausgang lediglich 1,5 Volt unterhalb der Versorgungsspannung raus (10,5 Volt), das reicht so gerade für einen 5 Volt Spitze Spitze Sinus. Eine negative Versorgung ist nicht unbedingt erforderlich, da du den Eingang sowieso mit C4 gleichspannungsfrei gemacht hast. Ob ein Dreifachtiefpass reicht, um aus einem 50% Rechteck einen einigermaßen guten Sinus zu erzeugen, musst du ausprobieren. Die Größe der Kondensatoren hängen von der Frequenz ab. Wenn zum Beispiel C1 47nF groß ist, wird C2 10nF und C3 2n2 groß dimensioniert. Parallel zum Trimmer R8 kann auch noch ein Kondensator (Gegenkopplung) eingebaut werden um den Sinus noch sinusförmiger zu machen. Der Ausgangselko kann entfallen, wenn du den zweiten OPV als virtuelle Masse verwendest. Mit dem Trimmer R8 stellst du die gewünschte Verstärkung ein.
Hallo Ach du grüne Neune, Ach Du grüne Neune schrieb: > Ob ein Dreifachtiefpass reicht, um aus einem 50% Rechteck einen > einigermaßen guten Sinus zu erzeugen, musst du ausprobieren. Die Größe > der Kondensatoren hängen von der Frequenz ab. Wenn zum Beispiel C1 47nF > groß ist, wird C2 10nF und C3 2n2 groß dimensioniert. Parallel zum > Trimmer R8 kann auch noch ein Kondensator (Gegenkopplung) eingebaut > werden um den Sinus noch sinusförmiger zu machen. Die Sinus-Ausgabe funktioniert bereits (getestet) und zwar mit 1 Tiefpass, der Sinus steckt ja schon in der PWM, die per DDS (Direct Digital Synthesis) moduliert wurde (sorry, das hätte ich vllt. am Anfang erwähnen sollen). Aus dem "Offset-wegmach-Kondensator" kommt ein "symmetrischer" Sinus von -2,5V bis 2,5V raus, habe ich schon mit Oskar nachgemessen. Die Frequenz liegt zwischen 50Hz und 1800Hz (regelbar). Es geht nur um die Verstärkung auf +/- 5V (also Verstärkungsfaktor 2). Ach Du grüne Neune schrieb: > Hauptsache du kommst für den LM358 irgendwie auf +12 Volt (oder mehr). > Es kommen am Ausgang lediglich 1,5 Volt unterhalb der > Versorgungsspannung raus (10,5 Volt), das reicht so gerade für einen 5 > Volt Spitze Spitze Sinus. Eine negative Versorgung ist nicht unbedingt > erforderlich, da du den Eingang sowieso mit C4 gleichspannungsfrei > gemacht hast. Ok jetzt bin ich verwirrt. Ich dachte eigentlich (aus meinem angestaubten Berufsschulwissen) wenn ich ein Signal mit einem Op-Amp "symmetrisch" verstärken will, brauche ich auch eine "symmetrische" Supply-Spannung die mindestens +/- so groß ist wie das verstärkte Signal. Wenn dem Nicht so ist, kann ich mir ja den ganzen "Kalaumes" mit der Negativen Spannung sparen, oder wie sehe ich das ?
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Felix K. schrieb: > der Sinus steckt ja schon in der PWM Ok, dann reicht ein Tiefpass. Felix K. schrieb: > kann ich mir ja den ganzen "Kalaumes" mit der > Negativen Spannung sparen Eigentlich ja. Aber es kommt auch darauf an, welche Potenziale du am Ausgang haben willst? Ohne C4 müsstest du tatsächlich auch noch eine negative Versorgungsspannung haben.
Hallo nochmal, Ach Du grüne Neune schrieb: > Eigentlich ja. Aber es kommt auch darauf an, welche Potenziale du am > Ausgang haben willst? Ohne C4 müsstest du tatsächlich auch noch eine > negative Versorgungsspannung haben. Ich möchte wieder einen "symmetrischen", Offset-freien Sinus von +5 bis -5V. Zu deinem Bild mal noch 2 Fragen: 1.) Warum geht da von den 12V bzw. von dem R6 noch ein R4 auf den Nicht-invertierenden Eingang ? 2.) Warum ist am Ausgang nochmal ein Kondensator ?
Felix K. schrieb: > Wenn ich diesen also einfach auf eine Verstärkung von 2 einstelle, > reicht das schon aus dass der OP-Amp das macht was ich will > und ihm ist dann letztlich egal was ich ihm als Supply gebe, Nein, natürlich nicht, der OpAMp kann nur liefern, was er bekommt (und sogar etwas weniger). Wenn er nur +/-9V bekommt, und ein 5V Signal auf 10V verstärken soll, dann kommen eben nur 9V oder sogar nur 7V) raus. Übersteuert, clipping.
Felix K. schrieb: > Aus dem "Offset-wegmach-Kondensator" kommt ein > "symmetrischer" Sinus von -2,5V bis 2,5V raus, habe ich schon mit Oskar > nachgemessen. Richtig, weil der Arduino keine negative Spannung ausgibt. Der Kondensator C4 (bzw. C2 in deiner Schaltung) macht daraus eine negative Spannung. Du kannst ihn auch weglassen, dann kann alles im positiven Bereich bearbeitet werden und ganz am Ende (Ausgang) sorgt der 100µF Kondensator (C5) für Offsetfreiheit. Felix K. schrieb: > 1.) Warum geht da von den 12V bzw. von dem R6 noch ein R4 auf den > Nicht-invertierenden Eingang ? Damit am Ausgang die halbe Spannung raus kommt und der Sinus weder oben noch unten abgeschnitten wird. Du kannst aber auch alle Widerstände bis auf R8 und R7 weglassen, wenn du den "Offset-wegmach-Kondensator" weglässt. Dafür musst du dann aber am Ausgang den 100µF (C5) drinlassen. Felix K. schrieb: > 2.) Warum ist am Ausgang nochmal ein Kondensator ? Damit das Signal offsetfrei gegen GND ausgekoppelt erden kann.
Ach Du grüne Neune schrieb: > Du kannst ihn auch weglassen, dann kann alles im positiven > Bereich bearbeitet werden und ganz am Ende (Ausgang) sorgt der 100µF > Kondensator (C5) für Offsetfreiheit. Ach Du grüne Neune schrieb: > Du kannst aber auch alle Widerstände bis > auf R8 und R7 weglassen, wenn du den "Offset-wegmach-Kondensator" > weglässt. Dafür musst du dann aber am Ausgang den 100µF (C5) drinlassen. Was würde denn das "bessere" bzw. "sauberere" Sinus-Signal ergeben, vor oder nach dem Op-Amp den Offset rausnehmen ? Und warum reichen vor dem Op-Amp 100nF um den Offset rauszunehmen, aber am Ausgang brauch man schon 100uF ? Das ist ja die 100-fache Kapazität, obwohl die Amplitude sich nur verdoppelt hat oder sehe ich das falsch ? Und wenn der C5 den ganzen Offset wieder rausnimmt, warum ist dann ein Poti (R7) in der Schaltung um einen Offset hinzu-zu-fügen (also zumindest steht da ja "Offset" dran) ? Gruß
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Felix K. schrieb: > Was würde denn das "bessere" bzw. "sauberere" Sinus-Signal ergeben, vor > oder nach dem Op-Amp den Offset rausnehmen ? Das ist Wumpe. Nach dem OP-Amp durch einen Kondensator den Offset rauszunehmen vereinfacht die Schaltung (siehe Anhang). Felix K. schrieb: > Und warum reichen vor dem Op-Amp 100nF um den Offset rauszunehmen Weil der Eingang hochohmig ist. Ob am Ausgang 100µF reichen, hängt auch von der Frequenz und von der Belastung ab.
Die Chinesen missbrauchen gerne mal einen Max3232 als Spannungswandler.
Ach Du grüne Neune schrieb: > Weil der Eingang hochohmig ist. Ob am Ausgang 100µF reichen, hängt auch > von der Frequenz und von der Belastung ab. Das könnte ich ja ggfs. mit einem Trimm-Kondensator ausloten (habe ich auch noch irgendwo rumfliegen). Auf jeden Fall schon mal danke an alle für die bisherige Hilfe und schönes Wochenende.
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Felix K. schrieb: > Das könnte ich ja ggfs. mit einem Trimm-Kondensator ausloten Der Trimmkondensator liegt nur im Picofarad-Bereich, hier geht es aber um richtige Mikrofahrräder. Am besten rechnest du dir den Kondensator mit Hilfe der niedrigsten erzeugbaren Frequenz und der Folgeimpedanz einfach aus.
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