Widerstände vs OpAmp (Spannungsteiler + Offset)

[Maximilian (Gast)]

Gute Abend,

ich sitze grad an einer Schaltung, welche ein Signal Verstärken und mit 
einem Offset versehen soll. Hierfür gibt es ja 2 Lösungen:

- den Spannungsteiler mit Offset, passiv (aus 3 Widerständen und 
optionalem Kondensator)
- den Spannungsteiler mit Offset, aktiv (nichtinvertierender Verstärker 
+ Widerstände)

Für den passiven Spannungsteiler gibt es ja folgende Nachteile:

- relativ geringer Eingangswiderstand
- hoher Ausgangswiderstand
- bei hochohmigen Widerständen sinkt die obere Grenzfrequenz, nur 
langsame Signale sind dann noch meßbar

Hat die Lösung mit dem Opamp denn auch Nachteile ? Das Signal welches 
verstärkt werden soll, kann bis zu 200 kHz erreichen. Ist da der aktive 
Spannungsteiler die Eierlegende Wollmichsau?

Viele Grüße,
Max

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hallo,

also, Du möchtest ein Signal, das Frequenzanzeile bis 200 kHz enthält, 
verstärken, richtig? Und Du erwägst, ob dies ein passiver 
Spannungsteiler bewerkstelligen kann, richtig?

Und die Variante mit nichtinvertierendem OPV käme auch in Frage?

MfG

[Maximilian (Gast)]

Hey Christian,

also generell würde ich das Signal gerne an 0-3V anpassen (für einen 
ADC) ich muss das Eingangssignal sowohl Verstärken können als auch 
Abschwächen, da das Signal von wenigem mV bis einige Volt reichen kann.

Bisher habe ich einen Spannungsteiler, passiv getestet. Lese aber auch 
immer wieder dass ein OpAmp die elegantere Lösung ist.

[Maximilian (Gast)]

ps. das Signal ist eine Wechselspannung, wäre also wichtig, das Signal 
zu verstärgen / abzuschwächen und anschließend den Offset von 1.65 zu 
addieren.

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hallo,


siehe 3.
Teilbild 5.2 zeigt die Sache mit dem Offset bei DC-Kopplung.
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opa1.htm

Für Deine Anforderung müßte eventuell ein schaltbarer Spannungsteiler 
vorgeschaltet werden, sowie der nichtinvertierende Verstärker als 
Wechselspannungsverstärker ausgelegt sein. Aufgrund der hohen Frequenz 
wäre ein kompensierter Spannungsteiler ratsam.

MfG

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Um eine Wechselspannung an den ADC-Eingang zu bringen, genügt es, nach 
der Verstärkung über einen Kondensator zu Koppeln und dem Eingang des 
ADC mittels Spannungsteiler eine Spannung vorzugeben, die der Mitte des 
aktiven Bereiches entspricht, also hier 1,5 V.

MfG

[Dietrich L. (dietrichl)]

Maximilian schrieb:
> ich muss das Eingangssignal sowohl Verstärken können als auch
> Abschwächen, da das Signal von wenigem mV bis einige Volt reichen kann.
>
> Bisher habe ich einen Spannungsteiler, passiv getestet

Nur kannst du mit einem Spannungsteiler nicht verstärken, nur 
abschwächen. Wenn du beides willst, brauchst du schon einen OpAmp.

[Der Andere (Gast)]

Dietrich L. schrieb:
> brauchst du schon einen OpAmp

Richtig! Aber bei 200kHz keinen 0815 mehr. Und je nach 
Genauigkeitsanforderung wirds in einem Frequenzbereich von 0 - 200 kHz 
schon ganz schön ... "interessant".

Da aber jede weitere Info fehlt kann man da nur spekulieren.

[Der Andere (Gast)]

Maximilian schrieb:
> zu verstärgen / abzuschwächen

Also auch noch wahlweise?

schaltbarer frequenzkompensierter Eingangsabschwächer. So wie in einem 
Oszi.

[Maximilian (Gast)]

Ich habe mir gestern noch einmal ein paar Gedanken zu der Schaltung 
gemacht. Alles was meine Anforderung erfüllt wäre doch ein Addierer mit 
Verstärkung und gewichteten Eingängen. Ich habe das ganze mal 
aufgezeichnet.

Damit kann ich doch bei passenden Widerständen ung -3V an Ua eine zwar 
invertierte aber dennoch eine Spannung von 0-3 V generieren je nachdem 
ob nun verstärkt oder abgeschwächt werden soll, kann ich dann andere 
R1,R2,R3 wählen.

Oder sehe ich da grad irgend einen Punkt falsch?

[Maximilian (Gast)]

Hab natürlich vergessen die Datei anzuhängen :)


PS. Hättet ihr vielleicht passende OpAmp grad im Kopf welche für diese 
Aufgabe ausgelegt wären?

[Maximilian (Gast)]

Also generell würde ich gerne allses über "einen" Baustein

Maximilian schrieb:
> Damit kann ich doch bei passenden Widerständen ung -3V an Ua eine zwar

Ich meine natürlich U2 =-3V

Hier mal eine Beispielrechnung:

U1  -10 V (-10 bis 10 V Signal)
U2  -3 V
R1  100 kOhm
R2  30 kOhm
R3  15 kOhm

Ergibt das 3 V am Ausgang
mit U1 = 10 V ergibt das 0 V am Ausgang.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Maximilian schrieb:
> Für den passiven Spannungsteiler gibt es ja folgende Nachteile:
>
> - relativ geringer Eingangswiderstand

Maximilian schrieb:
> Alles was meine Anforderung erfüllt wäre doch ein Addierer mit
> Verstärkung und gewichteten Eingängen.

Den endlichen Eingangswiderstand hast du hier aber auch.

Da kannst du genauso gut den Spannungsteiler mit drei Widerständen
nehmen und für den niedrigen Ausgangswiderstand einen Opamp als
Spannungsfolger nachschalten. Der Bauteilaufwand ist derselbe, die
Grenzfrequenz aber um 65% höher.

In deiner Schaltung sind übrigens R2 und R3 vertauscht.