Dual Voltage Pulsgenerator -> OP-Stufen

[Brränko (Gast)]

Hallo zusammen.

Ich möchte einen kleinen Pulsgenerator bauen, der positive und negative 
Pulse ausgeben kann. Die Pulsspannung sollte ungefähr bei +/- 4,5V gegen 
GND liegen. Die Pulse werden von einem Mikrocontroller generiert und 
dann von den beiden Op-Amp Stufen gepuffert, bzw. invertiert.

So wie ich mir das bis jetzt gedacht habe kann es aber meiner Meinung 
nach nicht funktionieren, da die invertierende Stufe einen 5V Puls 
bekommt, aber die höchste Spannung am OP U2, GND ist.

Kann mir jemand weiterhelfen?

Gruß

[Ingo Less (Gast)]

Brränko schrieb:
> Kann mir jemand weiterhelfen?
Funktioniert grundsätzlich

Aber für den OPV musst du dir welche mit Rail-to-Rail Ein- und Ausgang 
suchen, den TLV2371 z.B., der TL071 kommt damit nicht klar und liefert 
dir u.U. ein Phase-Reversal

> So wie ich mir das bis jetzt gedacht habe kann es aber meiner Meinung
> nach nicht funktionieren, da die invertierende Stufe einen 5V Puls
> bekommt, aber die höchste Spannung am OP U2, GND ist.
Der OPV hält Pin2 auf GND-Potential, solange du ihn innerhalb seiner 
Spezifikationen betreibst.

[Eberhard H. (sepic)]

Brränko schrieb:
> Ich möchte einen kleinen Pulsgenerator bauen, der positive und negative
> Pulse ausgeben kann. Die Pulsspannung sollte ungefähr bei +/- 4,5V gegen
> GND liegen. Die Pulse werden von einem Mikrocontroller generiert und
> dann von den beiden Op-Amp Stufen gepuffert, bzw. invertiert.

Warum  nimmst du statt Op-Amps nicht Komparatoren mit Push/Pull-Ausgang?

Da kommen mir z. B. TLV1805 (SOT-23-6) und MIC7211 (SOT-23-5) in den 
Sinn. Bestimmt gibt es noch einige mehr.

Für ±4,5V-Signale an den Ausgängen musst du noch die Werte der 
Widerstände R3/R4 und R5/R6 vertauschen, sonst bekommst du nur 
±0,45V-Signale.

[Georg (Gast)]

Brränko schrieb:
> Kann mir jemand weiterhelfen?

Du hast doch +5V und -5V, warum versorgst du nicht beide OpAmps damit? 
Ausserdem ist TL071 ziemlich ungeeignet, der schafft trotzdem nicht 4,5 
V - am einfachsten wäre eine Versorgung mit deutlich mehr als +-5 V, 
oder ein OpAmp geringerer Sättigungsspannung am Ausgang, z.B. ein 
RailToRail versorgt mit +-5 V sollte +-4,5 V schaffen.

Georg

[HildeK (Gast)]

Brränko schrieb:
> So wie ich mir das bis jetzt gedacht habe kann es aber meiner Meinung
> nach nicht funktionieren, da die invertierende Stufe einen 5V Puls
> bekommt, aber die höchste Spannung am OP U2, GND ist.

Wurde dadurch beantwortet:

Georg schrieb:
> Du hast doch +5V und -5V, warum versorgst du nicht beide OpAmps damit?

Das gilt auch, wenn du den anderen Empfehlungen folgst mit dem R2R-OPA, 
der dann auch ±5V am Ausgang kann. Es kommt natürlich genau so viel an, 
wie dein Arduino an Spannung ausgibt. Willst du weniger haben (4.5V), 
dann müssen die Spannungen vor oder nach den OPAs gedämpft werden; 
besser davor, denn dann hast du den geringen Ausgangswiderstand für die 
Ausgangssignale.

Momentan machst du aber am Ausgang die Dämpfung und bei der Wahl der 
Widerstände kommen nur 1/11 von den 5V hinten raus - nicht was du 
skizziert hast. Du musst R3 mit R4 bzw. R5 mit R6 tauschen.

[HildeK (Gast)]

Noch was: du kannst den TL071 drin lassen, denn sicherlich hast du noch 
vor der Erzeugung von den ±5V höhere Spannungen, z.B. wenigstens ±8V. 
Die müssen auch nicht über einen Regler gehen, Hauptsache sie 
unterschreiten die 8V nicht.

[H. H. (Gast)]

HildeK schrieb:
> Noch was: du kannst den TL071 drin lassen, denn sicherlich hast du
> noch
> vor der Erzeugung von den ±5V höhere Spannungen, z.B. wenigstens ±8V.
> Die müssen auch nicht über einen Regler gehen, Hauptsache sie
> unterschreiten die 8V nicht.

Falls noch keine Spannungsversorgung vorhanden: MAX232A kann den Job 
erledigen.

[Brränko (Gast)]

Vielen Dank für die vielen Antworten.

Hier noch die vollständige Beschreibung:

Eine USB-Power-Bank stellt ca. 5V zur Verfügung. Daraus macht ein 
DC/DC-Converter ca. +/-5V um die OPs zu versorgen.

Die Spannungsteiler am Ende sollen die OP-Ausgangspannung (ca. +/-4,5V) 
Spannung auf ca. +/-5mV herunterteilen. Es geht nur um die +/-5mV am 
Ausgang. Die OP-Spannung ist daher unkritisch.

Die Ausgänge des µC sind PWM fähig. Später lassen sich damit, falls 
notwendig noch andere Signale außer Pulsen generieren.

Vielen Dank für den Tipp des Phasen-Problems. Ich habe die OPs 
ausgetauscht. Im Anhang hängt noch der aktuelle Schaltplan.

Könntet Ihr nochmal schauen, ob die Beschaltung von U2 so in Ordnung 
ist? Ich bin mir unsicher, weil der Puls aus dem µC +5V hat und die 
positivste Spannung die U2 kennt GND ist. Damit wäre quasi die positive 
Versorgung um 5V überschritten. Oder wird das irgendwie durch den 
negativen Eingang oder die Rückkopplung kompensiert?

[Brränko (Gast)]

Georg schrieb:
> Du hast doch +5V und -5V, warum versorgst du nicht beide OpAmps damit?

Weil der obere OP nur 0V..+5V ausgeben soll und der untere OP 0V..-5V.

Mit +/-5V gibt es zumindest die hypothetische Gefahr dass beide Stufen 
auch in den für sie nicht vorgesehenen Bereich kommen.

[Andrew T. (marsufant)]

Brränko schrieb:
> Die Spannungsteiler am Ende sollen die OP-Ausgangspannung (ca. +/-4,5V)
> Spannung auf ca. +/-5mV herunterteilen. Es geht nur um die +/-5mV am
> Ausgang. Die OP-Spannung ist daher unkritisch.

Da klappt aber mit einem 10k/1k Teiler nicht,
ein 999k/1k Teiler wäre für Millivolt nötig. 5V OPamp ausgang 
vorausgesetzt, bei 4.5V entsprechend anpassen.

Bitte beide OPamp mit +/-5V versorgen,
und den + Eingang des U2 nicht "hart" auf GND legen, sondern 1k...10k 
Widerstand in Reihe zu GND.

[Brränko (Gast)]

Andrew T. schrieb:
> Da klappt aber mit einem 10k/1k Teiler nicht,
> ein 999k/1k Teiler wäre für Millivolt nötig. 5V OPamp ausgang
> vorausgesetzt, bei 4.5V entsprechend anpassen

Wie gesagt, die Ausgangsteiler werden noch angepasst.

Andrew T. schrieb:
> Bitte beide OPamp mit +/-5V versorgen,
> und den + Eingang des U2 nicht "hart" auf GND legen, sondern 1k...10k
> Widerstand in Reihe zu GND.

Funktioniert mein Ansatz mit den geteilten Versorgungsspannungen der OPs 
nicht oder wäre die Variante mit +/-5V Versorungsspannung besser?

[Christoph S. (155christo)]

Warum so kompliziert?
Ein OpAmp und zwei Widerstände reichen doch ...