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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Operationsverstärker: Spannungen addieren


Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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Hallo Forengemeinde,

ich stehe vor einem Problemchen: auf eine positive Spannung soll eine 
Spannung zwischen -5 und +5 Volt addiert werden, das Vorzeichen dieser 
Spannung spielt dabei keine Rolle, das der ersten Spannung jedoch schon. 
Oder anders gesagt: eine Wechselspannung soll um einen 
Gleichspannungsanteil angehoben werden. Auf der Suche nach Informationen 
über Addierer mit Operationsverstärkern bin ich auf keine passende 
Schaltung gefunden.

Es soll also gelten:
U1=x V
U2=0 V
Ua=x V

U1=x V
U2<>0 V
Ua=x V +-U2

U1 (die Gleichspannung) liegt zwischen 0 und 5 Volt, U2 zwischen -5 und 
+5 Volt. Damit ist Ua zwischen -5 Volt und +10 Volt.

Es wär am besten, wenn das mit einem einzigen Operationsverstärker 
gelöst werden kann, zwei Operationsverstärker sind im Notfall auch 
möglich.

Autor: Thomas Müller (thomas1123) Benutzerseite
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http://www.eetkorea.com/ARTICLES/2003SEP/A/2003SEP...

dort findest du alles was du brauchst

schau dir mal den summing amplifier an

die 5V offset kannste mit nem poti einstellen

Autor: Magnus Müller (Gast)
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@Kevin:

Du widersprichst dir teilweise selbst (bist du eine Frau?)

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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@magnus: achja?

@thomas: gilt dann für die Ausgangsspannung Uout = R(out -)*(Ue1/Re1 + 
Ue2/Re2 + ...), also im Prinzip die gleiche Gleichung, wie beim 
invertierenden Summenverstärker, nur eben mit vertauschten Eingängen und 
anderem Vorzeichen?

Autor: Magnus Müller (Gast)
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Magnus Müller wrote:
> Du widersprichst dir teilweise selbst (bist du eine Frau?)

Kevin K. wrote:
> @magnus: achja?



> ich stehe vor einem Problemchen: auf eine positive Spannung soll eine
> Spannung zwischen -5 und +5 Volt addiert werden, das Vorzeichen dieser

Nennen wir die positive Spannung mal U1 und die andere (-5V bis +5V) 
U2...

> Spannung spielt dabei keine Rolle, das der ersten Spannung jedoch schon.
                                     ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
Ich dachte, die erste Spannung ist Positiv?

> Oder anders gesagt: eine Wechselspannung soll um einen
> Gleichspannungsanteil angehoben werden. Auf der Suche nach Informationen
> über Addierer mit Operationsverstärkern bin ich auf keine passende
> Schaltung gefunden.

--> einfache Addition (nichtinvertierender Summierverstärker)

> Es soll also gelten:
> U1=x V
> U2=0 V
> Ua=x V

Trifft beim (nichtinvertierenden) Summierverstärker zu.

> U1=x V
> U2<>0 V
> Ua=x V +-U2

"+-U2"? Wann soll U2 addiert und wann subtrahiert werden?

> U1 (die Gleichspannung) liegt zwischen 0 und 5 Volt, U2 zwischen -5 und
> +5 Volt. Damit ist Ua zwischen -5 Volt und +10 Volt.

Trifft beim (nichtinvertierenden) Summierverstärker zu.

> Es wär am besten, wenn das mit einem einzigen Operationsverstärker
> gelöst werden kann, zwei Operationsverstärker sind im Notfall auch
> möglich.

Geht mit einem einzelnen Opamp (siehe Link von thomas1123 Seite 2, links 
oben)

Gruß,
Magnetus

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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aaaaaaalso ;)
es gibt 2 spannungen:
U1 sei eine Gleichspannung (von einem DAC) von 0..5 volt.
U2 sei eine Wechselspannung mit variabler Amplitude, Kurvenform und 
Frequenz, von |5V| um GND herum.

Diese beiden Spannungen sollen addiert werden, dabei ist es jedoch egal, 
ob die Wechselspannung vorzeichenrichtig addiert wird. Diese 
Phasenverschiebung von einer halben Periode ist nicht weiter relevant. 
Ich erwähnte dies, falls dadurch eine einfachere Schltung in Frage 
kommt. Die beschaltung, auf die Thomas und du verweisen, sollte dies, 
wenn in meinem 2. post genannte annahme stimmt, passen, danke 
schoneinmal dafür.

Autor: Magnus Müller (Gast)
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Kevin K. wrote:
> kommt. Die beschaltung, auf die Thomas und du verweisen, sollte dies,
> wenn in meinem 2. post genannte annahme stimmt, passen, danke
> schoneinmal dafür.

Eigentlich hat ja Thomas darauf verwiesen. Ich hab ja nur genörgelt ;o)

Trotzdem: Bitteschön...

...und viel Spaß noch ;)
Magnetus

Autor: whatever (Gast)
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Es geht auch folgendes: invertierender Verstärker mit Verstärkung 1 und 
an den nichtinvertierenden Eingang Deine Gleichspannung anlegen. 
Leistung kannst Du mit all diesen Schaltungen aber nicht bereitstellen 
und auch nichts außerhalb der Betriebsgrenzen.

Autor: D. G-s (mandrake)
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Es geht auch noch einfacher:
Mit einem RC-Hochpass. Am Eingang des Hochpass legt man das AC-Signal 
an.
Am Ausgangs-R legt man noch die Gleichspannung über einen Vorwiderstand 
an.
Durch das Superpositionsprinzip hat man dann eine Wechselspannung mit 
überlagerter Gleichspannung. Aber auch hier gilt: Leistung kann man 
nicht herausnehmen. Als Eingangssignal für einen hochohmigen Verstärker 
genügt es aber.

Autor: Schoaschi (Gast)
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Hi

Anbei mal die Schaltung eines nichtinvertieren Verstärkers.
Wenn alle Widerstande gleich gross sind gilt ua=ue1+ue2.

Mach die Widerstände aber nicht zu klein, ansonst belastest du die 
Quelle zu viel.

mfg Schoasch

Autor: Michael F. (jiro)
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ich bin mir da nicht sicher das das klapt

Autor: Magnus Müller (Gast)
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...frumm nich?

Autor: Michael F. (jiro)
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naja angenommen an eingang 1 liegen +6V und an eingang 2 auch +6V dann 
liegen am op eingang eben nur +6V an nicht 12V.
da addiert sich nichts aber garnichts, bei der schaltung kommt viel raus 
aber nix brauchbares

Autor: HildeK (Gast)
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Mein Vorschlag.

Autor: yalu (Gast)
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Mal ganz abgesehen davon, dass die letztes Jahr am Nikolaustag
gestellte Frage von Thomas Müller bereits nach drei Minuten richtig
beantwortet worden ist:

Michael Fournier schrieb:

> da addiert sich nichts aber garnichts, bei der schaltung kommt viel raus aber
> nix brauchbares

12V eben, aber das will man doch auch so, oder?

@HildeK:

Muss man nicht U2 noch halbieren (bspw. mit einem Spannungsteiler),
bevor es dem nichtinvertierenden OpAmp-Eingang zugeführt wird? Wenn
ich richtig gerechnet habe, ist UA = 2*U2 - U1. Wenn man U2 mit einem
Spannungsteiler versieht, kommt ein klassischer Subtrahierer mit
Verstärkung 1 heraus. Der löst die Problemstellung natürlich genauso
gut wie der nichtinvertierende Addierer, da die Polarität eines der
beiden Eingangssignale umgedreht werden darf, spart aber keine
Bauteile.

Autor: Magnus Müller (Gast)
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Michael Fournier wrote:
> naja angenommen an eingang 1 liegen +6V und an eingang 2 auch +6V dann
> liegen am op eingang eben nur +6V an nicht 12V.

Richtig, am (nicht invertierenden) Eingang lägen dann +6V an.

> da addiert sich nichts aber garnichts, bei der schaltung kommt viel raus
> aber nix brauchbares

Am Eingang addiert sich natürlich nix, denn am Eingang liegt im Prinzip 
nichts anderes als der Mittelwert der beiden Eingangsspannungen an, was 
wiederum der Hälfte der Summe dieser beiden Spannungen entspricht. Durch 
den Spannungsteiler am Ausgang des OPs erreicht man eine Verstärkung von 
2, was wiederum zum gewünschten Ergebnis führt.

Ua = ((Ue1 + Ue2) / 2) * 2

      \______________/   ^
      Eingangsspannung   Verstärkungsfaktor
         am OP (+)

Ja, ich weiß: die äußere Klammer ist überflüssig.

Gruß,
Magnetus

Autor: HildeK (Gast)
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yalu (Gast) wrote:
>Muss man nicht U2 noch halbieren (bspw. mit einem Spannungsteiler),
>bevor es dem nichtinvertierenden OpAmp-Eingang zugeführt wird? Wenn
>ich richtig gerechnet habe, ist UA = 2*U2 - U1.

Ja, du hast recht. Mein Vorschlag braucht noch einen C im 
Wechselspannungseingang.

>Mal ganz abgesehen davon, dass die letztes Jahr am Nikolaustag
>gestellte Frage ...

Mist - dann hätte ich ja früher ins Bett gehen können ...
Wer lesen kann, ist klar im Vorteil :-)

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