Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Präzisionsgleichrichter Single Supply OP


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von Patrick A. (elektronik_garten)


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Guten Tag,

ich stehe gerade vor der Aufgabe einen Präzisionsgleichrichter 
aufzubauen, der ein Sinussignal mit eine Spannungsbereich von +- 2 V 
gleichrichtet.
Ziel ist es im Nachgang die Amplitude mit einem Komparator auszuwerten
Um den Schaltungsaufwand auf Grund wenig Platz auf der Leiterplatte 
klein zu halten, würde ich gern auf eine negative Versorgung des 
Operationsverstärkers verzichten.
Jetzt meine Frage an euch:
Verkraften Operationsverstärker mit Single Supply Versorgung die 
negative Spannung am Eingang?
Ich habe mir einige Datenblätter angeschaut und immer etwas von (-V - 
0,2V) als  Absolute maximum rating gelesen.
Demnach würde ich sagen NEIN.
Aber ich habe auch schon Schaltungen gesehen, wo es so gemacht wird.

Ich hoffe Ihr habt zu dem Thema mehr Erfahrung und könnt mir helfen.

Ich wünsche allen einen schönen sonnigen Tag.

Beste Grüße

von Icke (Gast)


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aktive Gleichrichtung ist - gerade bei niedrigen Spannungen - nicht 
ohne. Wäre es eine Alternative mit 2 Komparatoren zu arbeiten (einen für 
jede Halbwelle) und das Ausgangssignal dann per Diode zu ver-odern?

Dort wäre der Spannungsabfall dann ja nicht mehr relevant (da digitales 
Signal) ...

von Falk B. (falk)


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Patrick A. schrieb:
> Guten Tag,
>
> ich stehe gerade vor der Aufgabe einen Präzisionsgleichrichter
> aufzubauen, der ein Sinussignal mit eine Spannungsbereich von +- 2 V
> gleichrichtet.

https://sound-au.com/appnotes/an001.htm

"Another Precision Rectifier (Intersil)"
"Single Supply Precision Rectifier (B-B/ TI)"

von Bertram Bügler (Gast)


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Du nimmt einen invertierenden Verstärker x2. Der + Eingang kommt an 
Masse. Am Ausgang sind jetzt die negativen Halbwellen invertiert x2. 
Dieses addierst du mit 2 Widerständen zum original Eingangssignal. 
E-Voila...

von Michael B. (laberkopp)


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Patrick A. schrieb:
> Verkraften Operationsverstärker mit Single Supply Versorgung die
> negative Spannung am Eingang?

Nein.

Und selbst wenn sie es verkraften, messen sie nicht richtig, da gib es 
solche Schweinereien wie phase reversal.

> Ich habe mir einige Datenblätter angeschaut und immer etwas von (-V -
> 0,2V) als  Absolute maximum rating gelesen.
> Demnach würde ich sagen NEIN.

Genau.

Dennoch gibt es Präzisionsgleichrichter-Schaltungen, die erst gar keine 
negative Spannung am single supply OpAmp zulassen.

Single supply Vollwellenpräzisionsgleichrichter ohne Dioden, in darf 
unter 0V gehen, out auf GND bezogen.
1
              +---10k--+
2
              |        |  +5V
3
      +--10k--+--|-\   |   | MCP601 (R2R OpAmp)
4
      |          |  >--+--|+\
5
 in --+--10k--+--|+/      |  >--+-- out
6
      |       | MCP601 +--|-/   |
7
     10k      |        |        |
8
      |       |        +--------+
9
      +-|+\   |
10
        |  >--+
11
  GND --|-/ LMC7221 (open drain Komparator)
12
         |
13
        GND

von Purzel H. (hacky)


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Allenfalls waere interessant, was das Ganze soll. Allenfalls mal einen 
LT5505, oder aehnlich, anschauen. Der kann zwar 300MHz oder so, und geht 
bei hinreichend grossem Kondenser auch gegen Null, hat dann halt keine 
Impedanz mehr. Aber fuer eine Amplitude reicht es.

von Der Zahn der Zeit (🦷⏳) (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Patrick A. schrieb:
>> Verkraften Operationsverstärker mit Single Supply Versorgung die
>> negative Spannung am Eingang?
>
> Nein.
Brauchen sie auch nicht. Der Bertram hat um 11:55 die Lösung 
beschrieben. Was er vielleicht vergessen zu erwähnen hat, ist, dass der 
Op-Amp am Eingang 0 V (minus ein paar mV)  verarbeiten und am Ausgang 0 
V erzeugen können muss. Das geht mit vielen Op-Amps, die einen 
FET-Ausgang haben.

Auch bei hohen Eingangsspannungen entstehen keine negativen Spannung am 
Op-Amp.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Patrick A. schrieb:
> Ziel ist es im Nachgang die Amplitude mit einem Komparator
> auszuwerten

Da würde ich ganz stark die Sinnhaftigkeit hinterfragen wollen. Wenn 
eine Wechselspannung ohne DC-Offset vorliegt, reicht es auch, die 
Amplitude einer Halbwelle zu erfassen. Alternativ brauchen zwei 
Komparatoren kaum mehr Platz als einer. Auf jeden Fall nicht mehr als 
ein Komparator und ein OPV. Und einen Spannungsinverter mit ICL7660 oder 
ähnlich wird man wohl auch noch unterbringen.

von Patrick A. (elektronik_garten)


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Guten Morgen,

vielen Dank für die schnellen und zahlreichen Lösungsvorschläge.
Ich habe nochmal eine Verständnisfrage.

Wenn ich direkt mit dem Signal an den Eingang des OPV gehe, sieht er 
doch trotzdem die negative Halbwelle des Signals.
Und diese liegt mit -2V doch deutlich über den max Werten im Datenblatt.
Oder stehe ich gerade komplett auf dem Schlauch?

Ich wünsche allen einen guten Start in das Wochenende.

Beste Grüße
Patrick

von Der Zahn der Zeit (🦷⏳) (Gast)


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Patrick A. schrieb:
> Wenn ich direkt mit dem Signal an den Eingang des OPV gehe, sieht er
> doch trotzdem die negative Halbwelle des Signals.
Jein.

Korrekt: Wenn du direkt mit dem Signal an den Eingang des OPVs gehst, 
sieht er
die negative Halbwelle des Signals

Aber: In der beschrieben Schaltung gehst du nur indirekt, über einen 
Widerstand,  mit dem Signal an den (invertierenden) OPV-Eingang. Die 
Gegenkopplung sorgt dafür, dass bei negativen Signalen Spannung am 
Eingang des OPV. 0 bleibt.

von Bertram Bügler (Gast)


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Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:
> Michael B. schrieb:
>
>> Patrick A. schrieb:
>>> Verkraften Operationsverstärker mit Single Supply Versorgung die
>>> negative Spannung am Eingang?
>>
>> Nein.
>
> Brauchen sie auch nicht. Der Bertram hat um 11:55 die Lösung
> beschrieben. Was er vielleicht vergessen zu erwähnen hat, ist, dass der
> Op-Amp am Eingang 0 V (minus ein paar mV)  verarbeiten und am Ausgang 0
> V erzeugen können muss. Das geht mit vielen Op-Amps, die einen
> FET-Ausgang haben.
> Auch bei hohen Eingangsspannungen entstehen keine negativen Spannung am
> Op-Amp.

Ja, der OP muss Eingangs und Ausgangsseitig Rail to Rail haben

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