Hallo Zusammen, bisher habe ich mich als Programmierer und Elektronik-Laie im Bereich der Digitaltechnik getummelt. Allerdings muss ich sagen, dass das Eine fast nicht ohne dem Anderen geht (Analogrechner mal außen vor). Nicht zuletzt bei einer Ordentlichen Spannungsversorgung, Filter (passiv) und EMV u.ä.. Ich möchte mehr über die Analogtechnik lernen, mit dem Sinn, als Hobbyelektroniker mein Wissen zu erweitern. Es ist zwar nicht meine eigentliche Frage, aber welche Lektüre wäre zu empfehlen? Folgendes liegt bei mir auf dem Tisch. Ziel ist es, aus einem D/A-Wandler kommendes Signal (0-4,096V) in ein Ausgangssignal von 0-10V zu wandeln. Ich weiß, dass es für mein Ziel schon einige Lösungen gibt, nur interessiert mich die Meinung von Experten zu meinem eigenen Entwurf (habe sonst niemanden 😥). Auch in Hinblick darauf, was zu verbessern wäre, bzw. wo prinzipielle Fehler zu vermeiden sind. Bedingungen - Eingangssignal wird als glattes Signal betrachtet (Ripple < 20mV) - Ausgangssignal erstmal ohne Last (da kommt bei mir die Frage auf, wie linear ein Ausgang bleibt, wenn ich einen Transistor dahinterklemme, aber anderes Thema...) - Spätere Verwendung als Steuersignal für externe Regler Natürlich ließe sich auch ein XTR300 (https://www.ti.com/lit/gpn/XTR300) verwenden, nur geht es mir hier eher um den Lerneffekt. OPVs sind für mich Neuland. Für mich stellt sich die Analogtechnik noch so dar, dass bei der Digitaltechnik der Bregen von Null bis Eins reichen muss und bei der Analogtechnik von -∞ bis +∞ 😉. Das Datenblatt zum OPV habe ich von hier: https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/lt1012.pdf Ist der Grundaufbau so ok? Wie stabil muss die OPV Versorgungspannung sein? Reichte es, wenn sie irgendwo ein Delta von 2V zur Eingangs-/Ausgangspannung hat (mit Berücksichtigung der Maximalwerte)? Kann - so gut wie - jeder OPV asynchrone Versorgungspannungen ab? Der LT1012 bietet die Möglichkeit für eine Nulloffset Einstellung (±800µV). Kann ich die maximal gewünschten 10V auch justierbar machen? Reichen dafür Standardpoties (sind die Wertstabil genug?). Einen Wertebereichabgleich per Software soll erstmal nicht in Betracht gezogen werden. Wie anfällig ist so ein Aufbau in Hinblick auf Temperaturschwankungen? Die Datenblätter der einzelnen Bauteile geben das ja her, aber alles zusammen? So, ich hoffe, Ihr habt jetzt genügend Löcher im Bauch ... Ich würde mich freuen, wenn sich jemand dazu äußern würde. Vielen Dank & Beste Grüße Nicholas
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Diese Schaltung hat eine Verstärkung von 1,69... Damit entstehen bei 4,096 V am Eingang nur etwa 6,94 V am Ausgang. Also R2/R1 + 1 bildet die Verstärkung, die 10/4,096=2,44 betragen soll. Da muss nochmal gerechnet werden. Gruß WIRO
WIRO schrieb: > Diese Schaltung hat eine Verstärkung von 1,69... > Damit entstehen bei 4,096 V am Eingang nur etwa 6,94 V am Ausgang. > Also R2/R1 + 1 bildet die Verstärkung, die 10/4,096=2,44 betragen soll. > Da muss nochmal gerechnet werden. > > Gruß > WIRO Cool, danke für die Hausaufgabe :-) R2 = 17k dann
...und warum ist das so, wenn wir schon in der Schule sind? Gruß WIRO
Den Verstärkungsfaktor hast du ja schon aufgezeigt. Jetzt muss dieser Faktor als Offset Spannung auf den invertierenden Eingang gegeben werden. Der Spannungsteiler liefert dabei folgenden. (Beispielrechnung) Ausgang 10V Spannungsteiler macht 4,097v auf den - Eingang. Da bei + 4,096v anliegen sollen (bei 10v) und der OPV ständig für einen Ausgleich sorgt, schiebt er die Spannung auf 10v am Ausgang, damit bei + und - eine Parität herrscht (Delta Null).
> Hobbyelektroniker mein Wissen zu erweitern. Es ist zwar nicht meine > eigentliche Frage, aber welche Lektüre wäre zu empfehlen? Opamp for Everyone. Kannst du dir als Buch kaufen oder als PDF (legal) runterladen. War urspruenglich mal eine Sammlung von Applikationen von TI. > Ist der Grundaufbau so ok? Warum gerade dieser OP? Vermutlich tut es da auch irgendwas einfacheres. Welcher genau haengt von deiner Bandbreite ab oder auch von anderen Anforderungen wie Offset und Rauschen. > Wie stabil muss die OPV Versorgungspannung sein? So lala. :-) Haengt von deinen Anforderungen ab. Aber die OPs koennen Stoerungen auf der Versorgung ganz gut unterdruecken. Wieviel dB genau steht im DAtenblatt Es ist aber ueblich noch jeweils 100nF an der Versorgung zu haben. > Kann - so gut wie - jeder OPV asynchrone Versorgungspannungen ab? Es gibt keine asyncrone Versorgung. Ein OP hat nur zwei Anschluesse fuer Betriebsspannung. Normale OPs wollen das du einen gewissen Abstand von 1.5 bis 3V an Ein und Ausgang von der Versorgung einhaelst. (Datenblatt lesen) Es gibt Rail2Rail OPs die koennen am Eingang oder am Ausgang oder sogar beides bis an die Versorgung ran gehen. (bei sehr geringer Last!) Es gibt auch welche (z.B LM324) die koennen nur bis an ihren negativen Anschluss runtergehen, brauchen aber etwas Abstand zum positiven. > Der LT1012 bietet die Möglichkeit für eine Nulloffset Einstellung > (±800µV). Kann ich die maximal gewünschten 10V auch justierbar machen? Nicht so einfach. Ausserdem gibt es auch OPs die das nicht brauchen. (Zerodrift OPs) > Reichen dafür Standardpoties (sind die Wertstabil genug?). Einen Nein. Potis sind was sowas angeht eher schlecht. > Wertebereichabgleich per Software soll erstmal nicht in Betracht gezogen > werden. DAs ist aber das heute uebliche Verfahren wenn auf Genauigkeit wert legt. Olaf
Nicholas John K. schrieb: > WIRO schrieb: >> Diese Schaltung hat eine Verstärkung von 1,69... >> Damit entstehen bei 4,096 V am Eingang nur etwa 6,94 V am Ausgang. >> Also R2/R1 + 1 bildet die Verstärkung, die 10/4,096=2,44 betragen soll. >> Da muss nochmal gerechnet werden. >> >> Gruß >> WIRO > > Cool, danke für die Hausaufgabe :-) > R2 = 17k dann Vielleicht für‘s Protokoll. Meine Originalwerte sind ansich ok, halt nur andersrum 😉. Vielen Dank für den hilfreichen Input.
Nicholas John K. schrieb: > Ausgangssignal erstmal ohne Last (da kommt bei mir die Frage auf, wie > linear ein Ausgang bleibt, wenn ich einen Transistor dahinterklemme, > aber anderes Thema...) Bei der Belastung musst du hauptsächlich darauf achten nicht zu viel Strom zu ziehen. Solange das gewährleistet ist, ist es für niedrige Frequenzen eher unkritisch. Der zweite Punkt, der zu beachten ist: OpAmps reagieren teils sehr allergisch auf kapazitive Lasten (Kondensator am Ausgang gegen Masse). Das ist allerdings abhängig von Verstärkung und Phase es OPs. Eine zu hohe Kapazität (teils schon wenige nF) können die Schaltung zum Schwingen bringen. Das ist allerdings vom Feedbacknetzwerk und dem Operationsverstärker abhängig und kann ggf. durch gewise Maßnahmen stabilisiert werden. Zur Übersicht: https://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzkompensation Aber solange am Ausgang kein Kondensator sitzt musst du dir da erstmal keine gedanken drüber machen.
Olaf schrieb: > Normale OPs wollen das du einen gewissen Abstand von 1.5 bis 3V an Ein > und Ausgang von der Versorgung einhaelst. Rail-to-Rail OpAmps sind nicht anormal.
Nicholas John K. schrieb: > Kann - so gut wie - jeder OPV asynchrone Versorgungspannungen ab? Du meinst "unsymmetrische" Vesorgung mit nur EINER Betriebsspannung? Ja klar - das ist immer möglich. Allerdings muss man dann für einen vernünftigen Arbeitspunkt (in der Mitte des zur Verfügung stehenden Arbeitsbereiches) sorgen, indem man dem Einganmg eine entsprechende Vorspannung erzeugt (oft durch Spannungsteiler).
Ah, ja klar, unsymmetrisch 😊. Danke. Ich verdrehe hier ständig Sachen ... Ich wollte nur sichergehen, dass wenn am Eingang 0 Volt sind, am Ausgang auch exakt 0 Volt anliegen, weil ich gelesen hatte, dass OPVs teilweise nicht ganz an die (untere) Versorgungsspannungen herankommen. Hier ist jetzt aber der Begriff Rail2Rail gefallen, sodass ich da mal nachforschen sollte.
Nicholas John K. schrieb: > Hier ist > jetzt aber der Begriff Rail2Rail gefallen, sodass ich da mal > nachforschen sollte. Auch ein R2R geht nicht exakt nach 0V. Nicholas John K. schrieb: > Ich wollte nur sichergehen, dass wenn am Eingang 0 Volt sind, am Ausgang > auch exakt 0 Volt anliegen Für diesen Fall bräuchtest Du schon eine kleine negative Hilfsspannung ~-3V. Sofern alles EXAKT werden soll. Gruss D. T.
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Deswegen sieht mein Entwurf -5V vor.
Nicholas John K. schrieb: > Deswegen sieht mein Entwurf -5V vor. Ja - als negative Versorgung. Und +12 als positive Versorgung? Warum denn das?
12V, damit ich für 10V genügend Puffer nach oben habe und -5V für "garantierte" 0V. Für -5V hatte ich einen DC-Wandler gefunden. Was wäre sonst der Vorschlag? Und mit welchen Bauteilen wäre das dann zu realisieren?
Und warum nicht symmetrisch mit +- 12 V.
Lutz V. schrieb: > Und warum nicht symmetrisch mit +- 12 V. Weil ich dazu noch keine Lösung zwecks Erzeugung habe. Zur Verfügung stehen lediglich 18-36VDC.
Lutz V. schrieb: > Und warum nicht symmetrisch mit +- 12 V. Warum sollte er, wenn er nur 0..10 Volt am Ausgang will.
Habe gerade den LM358 (https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm358-n.pdf) gefunden. Der soll bis GND schwingen können (laut Datenblatt). Das wäre doch eine einfache Lösung, oder?
Nicholas John K. schrieb: > Ich wollte nur sichergehen, dass wenn am Eingang 0 Volt sind, am Ausgang > auch exakt 0 Volt anliegen, weil ich gelesen hatte, dass OPVs teilweise > nicht ganz an die (untere) Versorgungsspannungen herankommen. Ein Op, der zumindest fast an die untere Rail (Masse) rankommt nennt sich "Single Supply". Lese das Datenblatt. Und auch Rail to Rail kommen nie ganz an die Versorgungsspannungen ran, zumindest nicht wenn auch ein bischen Strom fliessen soll. Die haben meist Mosfet Endstufen, die aber ein paar Dutzend oder gar hundert Ohm Rds-on haben. Wenn du also auch im Bereich von 0V genau sein willst brauchst du zumindest eine kleine negative Versorgungsspannung. Lese das Datenblatt.
Nicholas John K. schrieb: > Habe gerade den LM358 Uralter Single Supply mit ziemlich durchwachsenen Daten. Als Messverstärker nicht so der Hit. Wenn er dir reicht warum nicht Lese das Datenblatt! Hier von TI: https://www.ti.com/general/docs/suppproductinfo.tsp?distId=26&gotoUrl=http%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Flit%252Fgpn%252Flm358 Gutes Beispiel. Ist zwar single supply, aber wenn er 1mA liefern soll kommt er nur noch minimal auf 0,75 bis 1V runter. Siehe "Voltage output swing from rail" auf Seite 8
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Udo S. schrieb: > Nicholas John K. schrieb: >> Habe gerade den LM358 > > Uralter Single Supply mit ziemlich durchwachsenen Daten. Als > Messverstärker nicht so der Hit. > Wenn er dir reicht warum nicht > Lese das Datenblatt! Hier von TI: > https://www.ti.com/general/docs/suppproductinfo.tsp?distId=26&gotoUrl=http%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Flit%252Fgpn%252Flm358 > > Gutes Beispiel. Ist zwar single supply, aber wenn er 1mA liefern soll > kommt er nur noch minimal auf 0,75 bis 1V runter. > Siehe "Voltage output swing from rail" auf Seite 8 Ah, geil. Danke für den Hinweis. Das hatte ich (noch nicht) gesehen. Dann halte ich erstmal an der negativen Versorgung fest.
Nicholas John K. schrieb: > Dann halte ich erstmal an der negativen Versorgung fest. Er reichen -2V. Die Versorgungen müssen nicht symmetrisch sein, sie müssen nur etwas unter und oberhalb des gewünschten Arbeitsspannungsbereichs sein. In deinem Beispiel: Arbeitsbereich 0-10V --> Versorgung -2 und 12V
Man könnte versuchen den zweiten OPV des LM358 als Rechteckgenerator mit Villard Kaskade für eine negative Hilfsspannung zu entwickeln. Damit der LM358 überhaupt starten kann, sollte eine Diode von GND an Pin 4 angeschlossen werden. Auf Versorgungsspannungsgenauigkeit kommt es hier ja nicht an.
Ach Du grüne Neune schrieb: > Man könnte versuchen Hier ist ein Ansatz von Ach Du grüne Neune: Beitrag "Re: Kann man mit einem invertierenden Operationsverstärker, die negative Spannung für OpAmp erzeugen" Gruss D. T.
D. T. schrieb: > Hier ist ein Ansatz von Ach Du grüne Neune: Jaa, genau den Plan habe ich gesucht! Danke. 👍 Die Transistoren könnte man sogar noch weglassen, es wird ja nicht viel Leistung benötigt.
Vielen Dank nochmal an alle Mitwirkenden. Final werde ich bei Gelegenheit den Aufbau mal vornehmen und etwas rumspielen (machen Kinder auch um zu lernen 😁). Die negative Spannung soll dann aus einer Ladungspumpe kommen. Dabei beoabchte ich das Verhalten unter verschiedenen Lasten und evtl. Kapazitäten (Kabel mit 10-15m Länge sind mit im Spiel). Mal sehen, was das Oszi so sagt. Danke nochmal. P.S.: Ist der Imperativ eigentlich auch der Rechtschreibreform zum Opfer gefallen? 😉
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