OPV für Dummies

[Snakey]

Hallo zusammen,

nach zwei Tagen verzweifeltem Rumprobieren muss ich mich doch mal an euch wenden.

Ich habe einen 4 fach OPV, den LM348N.

Nun habe ich PIN 4 (VCC+) an 12V+ angeschlossen, PIN 11 (VCC-) an GND.

Damit möchte ich nun eine Rechteckspannung (-2V bis +2V) mithilfe eines Nichtinvertierenden Verstärkers auf 0-12 V verstärken.

Als R1 habe ich 100 Ohm, als R2 1MOhm genommen. Kann mir irgendjemand einen Tipp geben, warum ich am Ausgang immer nur 12 V herauskommen ? Sollte nicht die negative Halbwelle als 0V am Ausgang rauskommen, und die +2V als 12 V ????

Ich bekomme keinen von den OPVs in irgendeiner Form zum funktionieren, dass man überhauot mal etwas ausprobieren könnte.

Mache ich grundsätzlich etwas falsch ?

Gruß,
Snakey

[Peter(TOO)]

Hallo Snakey,

Die Speisung hast du soweit richtig angeschlossen.

Allerdings hast du hier eine realen OP vor dir und der hat Einschränkungen!

Eigentlich ist er für eine symmetrische Speisung ausgelegt, also typischerweise +/-15V.
Bei +/-15V muss aber die Eingangsspannung an den Pins im Bereich von +/-12V liegen.
Die Ausgangsspannung bewegt sich auch nur in diesem Bereich.
Die Ein- und Ausgangsspannung hat also immer um die 3V "Abstand" zur Versorgungsspannung.

Und genau diese Bedingung verletzt du!

Hier mal ein Datenblatt des LM348:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm148-n.pdf
Auf der ersten Seite kannst du, die vereinfachte Innenschaltung sehen.
Auf der Linken Seite befinden sich die Eingänge.

Wie man sehen kann liegen da schon mal 2 Diodenstrecken in Serie, das sind also schon mal um die 1.3V nötig, damit sich irgendetwas tut.
Unten sieht man noch, links und Rechts des 75k Widerstandes, zwei Transistoren als Stromquelle. Mit den Transistor welchen mit seinem Kollektor an Vcc liegt, ergeben sich da nochmals um die 1.3V, bevor sich etwas tut.
Die beiden Multikollektor-Transistoren am Eingang, brauchen auch noch mindestens 0.2V, wenn sie in der Sättigung sind.
Macht also mindestens 1.3V + 1.3V + 0.2V = 2.9V am Eingang, bis sich da etwas regt!



Der LM324 wäre für dein Vorhaben geeignet und pinkompatibel.
Dieser funktioniert bis 0V Eingangsspannung.

Datenblatt:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm124-n.pdf
Auf Seite 2 unten ist wiederum eine vereinfachte Innenschaltung zu sehen.
Hier kannst du auch erkennen, dass die Eingangsschaltung anders ausgeführt ist, weswegen der LM324 bis 0V funktioniert.
Allerdings funktioniert er nicht bis zu Vcc am Eingang. Hier liegt wieder das Problem an den beiden Diodenstrecken und dem minimalen Spannungsabfall an der Stromquelle.

MfG Peter(TOO)

[Snakey]

Hallo Peter,

das würde also heißen, das ich für dein LM348 mindestens 3 V am Eingang brauche, dass hinten überhaupt etwas geschieht.

Wenn ich 5V Rechtecksignal anschließe, sollte also am Ausgang auch 0V - (>5V) als Rechtecksignal erscheinen ? (Wobei das Signal eine Frequenz von 2kHz hat).

Das habe ich eigentlich schon ausprobiert, da kommt nichts außer 12V, ich werde es aber heute Abend nochmal tun, irgendwie bin ich zu dämlich dazu.

Gruß,
Snakey

[Peter(TOO)]

Hallo Snakey,

Die geforderten 3V betreffen beide Eingänge!

Du hast diese Schaltung verwendet?
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210151.htm

R1 = 100R
R2 = 1M

Die Verstärkung liegt dann bei rund 10'000.

Umgekehrt liegen dann bei Ua =12 am invertierenden Eingang um die 1.2mV an ......
Das ist etwas weit von den 3V weg ;-)

Evtl. kann du das Ganze mit einer virtuellen Masse machen, aber dazu müsste man wissen was das werden soll und ob dein Eingangssignal Massebezug hat oder eben nicht.

Grundsätzlich ist der LM348 ein sehr alter OP!
Der LM348 ist ein 4-fach LM741.
Der µA741 wurde von Fairchild 1968 entwickelt! Ist also ein 45 Jahre altes Design.
Der war mal neu, als ich meine ersten Radios zusammengelötet habe.

MfG Peter(TOO)

[Snakey]

Hallo,

ok Schritt für Schritt raff ichs langsam.

Dann tun sich aber zwei neue Fragen auf:

1. Warum steht dann nirgendwo, dass man mindestens 3 V braucht, sondern das nur durch Anschauen des Schaltplans hilft ?

2. Mit einem Widerstandsverhältnis von 20k zu 10k sollte ich doch mit 12V/30k*10k = 4V auf die erforderlichen >3V kommen. Allerdings dann im ersten Schritt nur auf eine Verstärkung von 4 (1+30/10).

Gruß,
Andi

[Peter(TOO)]

Hallo Andi,


1. Warum steht dann nirgendwo, dass man mindestens 3 V braucht, sondern das nur durch Anschauen des Schaltplans hilft ?


Das steht doch im Datenblatt ;-)

Input Voltage Range VS = ±15V ±12 V

Bei +/-15V Betriebsspannung sind am Eingang +/-12V erlaubt.
Da kann man dann die 3V berechnen.

Und beim LM324 steht da 0V bis +V-2V. Da steht zwar auch bis +V-1.5V, aber das gilt nur bei 25°C.


2. Mit einem Widerstandsverhältnis von 20k zu 10k sollte ich doch mit 12V/30k*10k = 4V auf die erforderlichen >3V kommen. Allerdings dann im ersten Schritt nur auf eine Verstärkung von 4 (1+30/10).


Und was machst du wenn Ua = 0V ist?
Dann hast du am Eingang auch nur 0V, also weniger als 3V!

Wenn der LM741 übersteuert, macht er komische Sachen. Der bringt es dann auch fertig ein Sinussignal nicht einfach zu klippen, sondern da wird dann der obere Teil des Sinus nach unten gefaltet :-(

MfG Peter(TOO)

[Snakey]

Achsoooooo, wenn ich also 12V als Spannungsversorgung nehmen würde, teile sie mit einem Spannungsteiler zu +6V und -6V, versorge den OPV damit und habe somit zwischen Eingangssignal (+-2V) und Versorgung des OPV genügend Abstand, dann würde er mir auch bei nahe Null die richtige Verstärkung liefern.

Dann sind ja auch die Sperrspannungen der Transistoren wesentlich besser zu erreichen wenn zwischen Eingangssignal und Versorgung des OPV in beide Richtungen genügend Platz ist zum aussteuern....

[Schachmann]

Spannungsteiler ist ok. Wird wohl nicht genau passen, weil der OPV den Spannungsteiler minimal belastet, aber vom Prinzip her sollte das funktionieren. Du kannst Deinen virtuellen Nullpunkt auch noch an einen Impedanzwandler schalten, dann wird er stabiler, guckst Du: http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverstärker#Impedanzwandler

Gruß,
Ralf