Operationsverstärker prositive Versorgungsspannung bricht ein

[Dominik009]

Hallo,
ich experimentiere momentan mit Operationsverstärkern (konkret dem TL 074). Ich möchte verschiedene Verstärker bauen, aber das erst später.

Da der OP +-15V braucht habe ich das realisiert. Ich habe mit dem 7815, 7915, einem Trafo mit 2x 15v und einem Gleichrichter erzeugt.

Soweit so gut. Ich habe ohne Last also 30V (-15 und +15). Mit dem Osziloskop gemessen sind die Spannungen jedoch nicht sehr glat, was mich etwas verwundet. Die Stabis wurden nach Datenblatt mit Kondensatoren (bzw. Elkos beim 7915). Habe das Schaltbild an dem ich mich orientiert aheb mal angehängt.

Davor sind Trafo mit 2x15V und ein Gleichrichter.

Das große Problem ist jedoch, das sobald ich den TL074 anschließe verändet sich die negative versorgungspannung (wird zackiger, spannung etwa gleich) und die prositive bricht ganz zusammen (0V). Woran liegt das? Sobald ich den TL074 wieder abtrenne ist die Spannung wieder da.

Würde mich sehr über etwas Hilfe freuen.

Gruß Dominik

[Searcher]

Woran liegt das?

Anschlußbeine der 7915, 7815 durcheinandergebracht? Die haben unterschiedliche Belegungen für IN, OUT, GND.

Vielleicht Foto vom Aufbau?

Gruß
Searcher

[PICture]

Hallo!

Deine Schaltung ist nicht vollständig (siehe Skizze). Die Elkos C1 und C5 sollten laut Faustregel um 1 µF pro 1 mA entnommenen Strom haben (eigenes Stromverbrauch des Spannungsreglers inklusiv). Die C4 und C8 sind bei kleinem fast permanentem Strom nicht nötig (nur bei Impulsbelastung). Die vielschicht Keramikkondensatoren C2,C3,C6 und C7 (um 0,1 µF) verhinern Schwingen der Spannungsregler und sind üblich nötig. ;)


____
| |
min. +18V >-----+-------+--|7815|--+-------+-----> +15V
|+ | |____| | |+
C1 === C2 --- | --- C3 === C4
/-\ --- | --- /-\
| | | | |
0V >-----+-------+----+-----+-------+-----> 0V
|+ | | | |+
C5 === C6 --- _|__ --- C7 === C8
/-\ --- | | --- /-\
| | |7915| | |
min. -18V >-----+-------+--|____|--+-------+-----> -15V

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

[Dominik009]

Hi,
also die Beine sind schon korrekt belegt, darauf habe ich geachtet. Mich hat halt anfangs schon gestört das die Spannung relativ unsauber wirkt und das beim 7815 keine Elkos sind. Meine Schaltung ist also föllig falsch.

Da ich nicht weiß wie viel Strom ich später benötige, kann ich für die Elkos einfach 1000µF nehmen.

Kann das problem mit dem Spannungseinbruch den an der falschen beschaltung der Stabis liegen?
Ich habe die Schaltung auf einem Steckboard aufgebaut, kann aber falls nötig ein Foto machen.

Muss für die andere Schaltung erstmal Bauteile bestellen, so ein mist (reichelt versandkosten :-().

Nochmal vielen Dank für die schnelle Hilfe, echt ein super forum hier!

Gruß Dominik


Edit: Wo finde ich den bei Reichelt vielschicht Keramikkondensatoren mit 0,1µF?

[PICture]

Kann das problem mit dem Spannungseinbruch den an der falschen beschaltung der Stabis liegen?

Für mich ist es sicher und nur für OPV's müssen die C1 und C5 angeblich keine 1000 µF haben. Auf die schnelle kann man auch mehrere kleine Elkos paralell schalten und mit Oszi nötige Kapazität ermitteln um sofortige Bestellung zu vermeinden. ;)

Für Steckbrett würde ich diese nehmen: http://such001.reichelt.de/index.html?;ACTION=446;LA=446;SEARCH=Vielschicht+K ondensatoren;OFFSET=16;SORT=-rank;SHOW=1;SID=13UFKK9H8AAAIAAA1POJU34d9378347c10 06e353564cbae4b630d (ab 5. Seite), sonst löte ich SMD zwischen Anschlüsse von Elko's. ;)

[Besserwessi]

Der Operationsverstärker wird mit Schaltung vielleicht 10 mA brauchen. Dazu kommt dann noch ein bisschen für die Regler. Dafür würde ein Elko von etwa 10 µF schon ausreichen, mehr geht natürlich auch.

In Köln sollte man so etwas auch irgendwie lokal in einem Laden bekommen. 2 Elkos mit 100 µF oder 470 µF werden auch da nicht die Welt kosten.

[ELGS]

Guten Abend,

der 7815 brauch laut Datenblatt 23V Versorgungsspannung. Vielleicht solltest Du ein gößeres Netzteil benutzen.

[Dominik009]

Hallo,
das der OP keine 1000ma braucht ist mir klar, nur ich dachte mir, dass ich so auf der sicheren Seite bin, sollte ich später mal weiter arbeiten mit den +-15V. Elkos sind generel nicht so das probem. Da habe ich noch ein paar hier in meiner Sammelkiste rumfliegen und wenn 10yF schon reichen ist das super. Das große Problem sind die Keramikkondensatoren. Da habe ich garkeine da, da ich noch nicht so lange mit Elektronik arbeite. Diese sollten ja funktionieren:
http://www.reichelt.de/Vielschicht-bedrahtet-X7R-10-/X7R-5-100N/3/index.html?;ACTION=3;LA=446;ARTICLE=22865;GROUPID= 3162;artnr=X7R-5+100N;SID=10T9Tq7H8AAAIAAD1D6Ag81abc54e6f2892e17f 8c4ec4e0b7f7c4

Wo könnte ich in Köln sowas den bekommen? Früher war in Köln-Marsdorf der Conrad und der war super zu ereiche (fahre kein Auto/nur Bus & Bahn). Der hat zugemacht und nach Bonn oder Düsseldorf zu fahren um im Conrad was zu kaufen lohnt nicht. Ich kenne hier leider keinen andern Laden der elektro Bauteile führt.

Mal ne Frage am Rande:
Wie starkt kann ich den OP belasten? Ein Motor dranhängen wird sicherlich nicht klappen ;)

[Besserwessi]

Der TL074 kann rund 20 mA liefern, und ist weitgehend kurzschlussfest, solange man nicht gerade alle 4 OPs mit vollem Strom bei voller Spannung belastet - dann wird die Verlustleistung doch etwas zu hoch.

Die verlinkten Kondensatoren sind schon richtig für diese Anwendung und auch als Abblockkondensatoren an der Versorgungsspannung. Der Kondensator Typ ist auch nicht so kritisch bei den Spannungsreglern. Meistens geht auch noch ein kleiner Elko, auch wenn das Datenblatt eigentlich einen Kondensator verlangt.

[Dominik009]

Ah ok, das wollte ich wissen.

Es würde also funktionieren, wenn ich mir einfach 4 (bzw. ein paar mehr auf reserve) von den Kondensatoren zulege und 2 alte Elkos (oder direkt 2 neue) nehme die min. 10 µF haben (100µF oder 470µF gibt es ja sehr oft und die reichen ja locker).

Mir ist sowieso aufgefallen, das ich die Stabis nicht mir 1A belasten kann, da mein Trafo nur 2x 15V bei 2x160mA hat.

Gruß Dominik

Achja, zur Versorgungspannung. Ich kann morgen mal schnell messe wie viel Volt es genau sind, aber 30V gleichgerichtet sind locker über den 23V ;)

[ELGS]

ja, aber +23 und -23 sind bei mir 46V der 7915 brauch ja auch noch was. Wenn Du ein Diodengleichrichter gebaut hast fallen an den Dioden 0,7 Volt pro Stück ab.

[PICture]

der 7815 brauch laut Datenblatt 23V Versorgungsspannung. Vielleicht solltest Du ein gößeres Netzteil benutzen.

Dann habe ich falsch die 4. Seite verstanden bzw. Arithmetik schon vergessen: http://www.datasheetcatalog.org/datasheets/150/44435_DS.pdf . ;)

[vohopri]

Haha, du hast das schon richtig gelesen und deine Arithmetik funktioniert: 17.7 V braucht der lm7815c, um die Netzregelung aufrecht zu erhalten. Die 23 V halt elgs falsch interpretiert. 23 V sind die allgemeine Eingangsspannung für die Ermittlung der meisten angegebenen elektrischen Parameter, ausser dort, wo anders angeführt.

[Dominik009]

Und das heißt jetzt für mich? Habe noch nicht ganz so viel Ahnung. Werde nachher die Spannung mal messen, weil wen ich jetzt einen neuen Trafo besorgen muss, wäre das sehr blöd.

Gruß Dominik

[Searcher]

Und das heißt jetzt für mich?

Von der Spannung nichts. Die in deinem Schaltplan angegebenen 20V reichen vollkommen aus. Mir fiel noch ein, daß du hoffentlich nicht über einen Kühlkörper die Spannungswandler durch unisoliertes Festschrauben kurzgeschlossen hast.

Sonst die Kondensatoren, wie vorgeschlagen einbauen.

Gruß
Searcher

[Dominik009]

Ne, ich habe keinen Kühlkörper verabaut. Ist bei den paar mA auf dem Steckbrett ja eh nicht nötig. Aber auf dem Gehäuse der Spannungswandlern ist doch em immer die Masse, man könnte sie doch garnicht kurzschließen (also durch einen Kühlkörper), oder?

[Searcher]

Hallo Dominik,

Aber auf dem Gehäuse der Spannungswandlern ist doch em immer die Masse
Nein, beim 7915 ist der IN am Gehäuse! Das ist auch der mittlere Pin am TO220 Gehäuse. Beim 7815 ist GND in der Mitte und am Gehäuse. Kannst ja schnell im Datenblatt nachschauen und auch mit einem Ohmmeter/Durchgangsprüfer nachmessen.

Gruß
Searcher

[Dominik009]

Jo, jast recht danke für die Info!
Das erklärt auch warum ich mist gemessen habe, als ich die Masseleitung vom Oszi am Gehäuse des 7915 hatte. Ich habe die Schaltung jetzt wie von PICture beschrieben aufgebaut und alles läuft super.
Die Spannung läuft linear ohne schwankungen am Oszi.
Es sind genau +15V -15V und 30V (Naja, ganz genau natürlich nicht, aber ohne nachkommazahl genau).

Sobald ich den OP anschließe verändert sich die Spannung nicht mehr und alles ist super!
Ich werde morgen mal ein paar einfache schaltung (bzw. einen invertierenden Verstärker) aufbauen.
Dafür solltei ch doch einfach eine 5V Spannung aus einem 7805 nutzen können (oder alternativ eine Baterie). Ich habe nämlich leider keinen Funktionsgenerator.


Eine kleine Frage habe ich noch:
Gibt es OPs die mehrere Ampere aushalten? alsno nicht nur max. 20mA sondern 2500mA, bzw. gibt es eine möglichkeit die ausgegebene Spannung vom OP stärker belastbar zumachen?

Viele liebe Grüße (und nochmal vielen Dank für Eure Hilfe)
Dominik

[Besserwessi]

Es gibt auch kräftigere OPs. Ein gängiger Typ ist der L165 bis 3 A. Es gibt auch die Möglichkeit hinter einen normalen OP 2 Transistoren als Emitterfolger zu schalten um den Strom zu verstärken, für niedrige Frequenzen geht das auch recht gut.

Wenn der Funktionsgenerator fehlt, wäre ein einfacher Oszillator (z.B. Dreieck und Rechteck mit 2 OPs) vielleicht ein sinnvolles Projekt. Als Signal zum testen eines Verstärkers reicht sonst auch ein Poti für eine variable Spannung, oder halt ein Dreiecksignal.

[PICture]

Sinus könnte man aus Dreieck erzeugen: https://www.roboternetz.de/community/threads/48099-D%C3%A4mpfung-von-Schwingungen-mit-OpAmp-LM324?p=463135&viewfull=1#post463135 . ;)

[Dominik009]

Ah, ok das klingt interessant. Ich wollte mir eigentlich einen Frequenzgenerator bauen wie hier beschrieben:
www.dieelektronikerseite.de/Projects/Funktionsgenerator.htm (http://www.dieelektronikerseite.de/Projects/Funktionsgenerator.htm)

Einen kaufen ist mir momentan leider zu teuer. Vieleicht könnte Besserwessi (oder natürlich auch gerne jemand anders) noch kurz was zu den 2 Transistoren als Emitterfolger schreiben. Finde da im Netz so direkt nichts dazu und habe leider auch noch nicht so viel Ahnung. Meint ihr so was wie eine Darlingtonschaltung (kenne sie leider nur vom Namen her und nicht ihren genauen anwendungszeck)

Ich habe noch eine theoretische Frage. Ich habe mich heute mit einem Freund unterhalten, ob es nicht möglich wäre, einen Subwoofer direkt an den Versärker (normaler Stereo Versärker) anzuschließen und einen Tiefpassfilter mit einem OP zwischen Versärker und Subwoofer zu schalten. Würde das funktionieren?


Viele Grüße
Dominik

[PICture]

Ich habe einen nichtinvertierenden OP mit Transistorstromverstärker (T1,T2) des Ausgangsstroms skizziert. Die zusätzliche Stromverstärkung ist gleich ß (DC Stromverstärkung) der Transistoren (mit nötigen Kühlkörper). Für grösseren gewünschten Ausgangstrom müssen natürlich Darlington Transistoren verwendet werden (z.B. bei o.g niedeohmigem Subwoofer).


R2
R1 R2 Ku = 1 + ----
___ ___ R1
+-|___|-+----|___|----+
| | |
=== | VCC |
GND | + |
| | |
| +------+ |
| | | |
| | |/ |
| | +-| T1 |
| |\| | |> |
+-|-\ | | |
|OP>-+ +--+-----> OUT
IN >-----|+/ | |
|/| | |<
| +-| T2
| |\
| |
+------+
|
-
VCC

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

[Besserwessi]

Der Funktionsgenerator mit dem XR2206 ist schon keine so schlechte Wahl, so lange man das IC noch bekommt. Die verlinkte Schaltung ist aber doch reichlich einfach, und gibt eher keine so gute Qualität. Zumindest den Ausgangsverstärker sollte man besser machen: der 741 ist zu langsam (vor allem für Rechteck), und ohne Entkopplung am Ausgang des OPs schwingt der ggf. bei kapazitiver Last. Ein DC Offset für den Ausgang ist auch ganz praktisch, und eine variable Amplitude natürlich auch.

Die Schaltung zur Verstärkung des Stromes geht so schon. Für höhere Ansprüche gibt es noch Versionen mit einer Vorspannung zwischen den Basen der Transistoren. Für eine Audioanwendung gibt es aber auch günstige Verstärker ICs - so eine Art Leistungs-OPs, gleich mit Schutz gegen Kurzschluss und Übertemperatur. Schon ein TDA2030 ist deutlich besser für Audio als die Schaltung oben.

[Dominik009]

Danke Euch für Eure Hilfe! Ich bin echt immer wieder erstaunt was für nette und tolle User es in diesem Forum hier gibt!

Werde im Netz mal schauen was für alternative Schaltpläne es für das XR2206 gibt. Ein einfacher Funktionsgenerator im selbstbau mit dem XR2206 sollte für den Anfang ja reichen.

Ich überlege mir momentan ob ich nicht einen Tiefpass für den passiven Subwoofer bauen kann. Wäre mal ein tolles Experiment.
Mir macht es etwas sorgen, dass ich im Hifi Forum gelesen habe, dass ich nur einen passiven Tiefpass und keinen aktiven Tiefpass benutzen kann.
http://www.hifi-forum.de/index.php?action=browseT&back=1&sort=lpost&forum_id=71&thread=10512


Der TDA2030 würde also genau wie die Transistorstromverstärkerschaltung das verstärkte Ausgangsignal eines Verstärkers am Eingang aushalten? Der Verstärker schafft ja immerhin 90W
Die Leistungs-OPs würden genau wie ein normaler OP funktionieren, nur das sie ohne Transistoren höheren Strom schaffen, richtig? Den könnte man auch einsetzen um ein unversärktes Audiosignal (z.B. MP3 Player) für einen Lautsprecher zu versärken, richtig?

Wie funktioniert die Version mit der Vorspannung zwischen den Basen der Transistoren? Ich würde nämlich erstmal gerne mit meinem OP und den Transistoren experimentieren, bevor ich mir einen Leistungs-OP kaufe.


Viele liebe Grüße
Dominik

[PICture]

Der TDA2030 würde also genau wie die Transistorstromverstärkerschaltung das verstärkte Ausgangsignal eines Verstärkers am Eingang aushalten? Der Verstärker schafft ja immerhin 90W

Sollte die Eingangspannung zu hoch sein, dann wird Sinus zum Trapez abgeschnitten und das Audio verzehrt. Dann muss man sie entsprechend Teilen (zwei Widerstände).


Die Leistungs-OPs würden genau wie ein normaler OP funktionieren, nur das sie ohne Transistoren höheren Strom schaffen, richtig? Den könnte man auch einsetzen um ein unversärktes Audiosignal (z.B. MP3 Player) für einen Lautsprecher zu versärken, richtig?

Ja. :D


Wie funktioniert die Version mit der Vorspannung zwischen den Basen der Transistoren?

Sorry, aber das kenne ich nur von diskret mit Transistoren aufgebaten Audioverstärker der Klasse AB und B. Deshalb schaue, bitte, dort: http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_amplifier und http://www.angelfire.com/ab3/mjramp/pagefour.html .

[Dominik009]

Danke für die Links, sind leider auf englisch und da bin ich nicht der beste drin, werde aber mal versuchen diese zulesen.

Ich habe eben mal mit meinem OP als nicht invertierender Versärker etwas rumgespielt. Habe einen Versärkungsfaktor von ca 2 realisiert und mal mit einem Poti ausprobiert bei wie viel Strom der OP schlapp macht. Danach habe ich einen Transistor hinter den OP geschaltet, damit schaffe ich schon wesentlich mehr strom.

Eine kurze Frage zur Transistorstromverstärkerschaltung oben:
Ist es wichtig einen npn und einen pnp Transistor zu verwenden, oder könnte man einfach 2 BC547 (NPN)?
Wäre anstelle der Transistorstromverstärkerschaltung auch eine (mehrstufige) Darlingtonschaltung möglich?

Viele Grüße
Dominik

[PICture]

Ist es wichtig einen npn und einen pnp Transistor zu verwenden, oder könnte man einfach 2 BC547 (NPN)?

Komplementare Transistoren (n-p-n + p-n-p) sind am einfachsten. Mann könnte fast immer etwas kompliziertes entwickeln, wenn man Zeit und Lust dafür hat. (ich nicht ;) ).


Wäre anstelle der Transistorstromverstärkerschaltung auch eine (mehrstufige) Darlingtonschaltung möglich?

Was meinst du unter "eine (mehrstufige) Darlingtonschaltung" ? Wenn du riesiegen Strom brauchst, dann schon.

[Dominik009]

Da werde ich gleich mal in meiner Bastelkiste schauen, ob ich auch noch p-n-p Transistoren habe.

Mit der Darlingtonschaltung meine ich es wie im Anhang. Ist die Funktion nicht dieselbe wie in deiner Schaltung?
24094


Nochmal vielen Dank für die tolle Unterstüzung von Euch!


MfG
Dominik

[PICture]

Ja, aber nur für positive Halbwellen der Ausgangspannung vom OP und die negative Halbwelle kann die Transistoren zerstören.

[Dominik009]

Ah, ok! Bei der Schaltung die du reingestellt hast, würden aber auch die negativen Halbwellen der Ausgangspannung durchgelassen, richtig?
Bei er könnte man ja auch durch eine Darlingtonschaltung (bzw. 2, für jeden Transistor eine) oder 2 Darlingtontransistoren den max. Stromfluss erhöhen, oder?

Viele Grüße
Dominik

[PICture]

Ja für beides.

[Dominik009]

Danke dir für die Info. Eigentlich gehört es ja hier in das Thema garnicht rein, aber kennt von Euch zufällig jemand eine gute schaltung auf basis des xr2206?
Die von mir verlinkte soll ja nicht so toll sein.

Gruß Dominik

[PICture]

Ob er für dich toll ist, weiss ich nicht, aber sehr einfach: http://www.hobby-bastelecke.de/projekte/signalgenerator_fg.htm und erhältlich: http://www.reichelt.de/index.html?ACTION=3;ARTICLE=22929;SEARCH=XR%202206 CP . ;)

[Besserwessi]

Eine ganz brauchbare Lösung ist hier:
http://www.changpuak.ch/electronics/FG2206.php

Nur der Ausgangsverstärker ist eher etwas schwach vom Strom, und dafür schneller als normal nötig. So ganz schlecht ist die Lösung nicht, aber auch nicht gerade günstig.

Eine Wirklich gute Lösung habe ich hier aber auch nicht. Bei meinem Aufbau ist ein Diskret aufgebauter Verstärker drin, ähnlich einem Audioverstärker, nur halt bis etwas über 1 MHz. Ob ich den Plan noch habe weiß ich nicht. Etwas schneller wäre aber schon gut. So etwas wie 50 Ohm am Ausgang ist schon ganz sinnvoll: zum einen als Kurzschlussschutz, und dann auch um sicher zu stellen, dass der Verstärker mit wirklich jeder Last stabil ist (also nicht schwingt).

Das andere Extrem - langsam und viel Strom wäre ein L165 für den Ausgang. Auch da aber mit Widerstand der genügend Leistung verträgt.

Ob man den Zähler Teil braucht, muss man selber wissen. Für die Funktion hier reicht der wohl, aber als Zähler gibt es bessere Lösungen mit nur wenig mehr Aufwand (1 TTL IC mehr), vor allem für die kleinen Frequenzen, und dann auch bis etwa 50 MHz. Das ist dann aber ein anderes Thema. Der extra Ausgang für Rechteck (CMOS Pegel) ist schon sinnvoll.

[HeXPloreR]

...und Frohe Weihnachten Alle zusammen.

[Dominik009]

Frohe Weihnachten an Alle und nochmal vielen, vielen Dank für Eure Hilfe=D>

Ich werde warscheinlich den einfachen Funktionsgenerator aus dem Link vonPICture bauen. (https://www.roboternetz.de/community/members/15163-PICture) Der aus dem Link von Besserwessi scheint zwar etwas besser zu sein, ist aber auch komplizierter und um einen ganz einfachen Sinus zu erzeugen reicht der einfahce locker aus. Es soll nicht perfekt werden, sondern nur was grobes zum testen.

Ich plane momentan nämlich ein Labornetzteil zu bauen, wo ich auch wieder auf eure hilfe und unterstüzung hoffe. Werde dazu ein neues Thema eröffnen.


Viele liebe Grüße
Dominik