Hallo, ich möchte ein Signal zunächst Hochpassfiltern, und es danach mit einem OP-Verstärker invertiert verstärken. Die Verstärkung habe ich mit V = 20k/500 = 40 gewählt. Das eingehende Signal soll nach "oben" und "unten" verstärkt werden können, so dass ich den nicht inverstierten Eingang auf Vcc/2 gelegt habe. Nun habe ich zwei mögliche Schaltungen. Die linke Schaltung stammt im wesentlichen aus einem TI-Application-Guide. Die rechte Schaltung ist eine Kettenschaltung aus passivem Hochpass und nachfolgendem invertierendem OP, quasi wie aus dem Lehrbuch entnommen. Nun frage ich mich, ob es qualitative Unterschiede bzw. Vorteile der Schaltungen gegenüber der jeweils anderen gibt? PS.: Das Eingangssignal besitzt einen geringen Gleichspannugnsoffset der in die Größenordnugn von VCC/2 geht, einen Rauschanteil und natürlich den eigentlich interessierenden Signalpegel. Außerdem besteht das Eingangssingnal nur aus vereinzelten kurzen Pulsen. Es ist also als einmaliges Ereignis zu werten.
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Der Spannungsteiler für VCC/2 sollte für AC-Signale niederohmig gemacht werden. D.H. es muß zum 10K Widerstand (R4 li., R6 re)ein C mit ca. 10uF parallelgeschaltet werden. Sonst schlägt ein ev. vorhandener VCC ripple voll durch. Grüsse
Die rechte Schaltung geht gar nicht, da der (-)-Eingang gleichspannungsmäßig auf 0V hängt, der (+)-Eingang aber auf Vcc/2. Der Ausgang müsste daher auf (Vcc/2) * 13,33 gehen [13,33=20k/(500+1,5k)], damit die Differenzspannung zwischen den Eingängen 0 ist. Daher: linke Schaltung + C lt. Gebhard Raich! Gruß Dietrich
ok danke für die ersten Antworten. Es wird also eine die linke Schaltung werden. Eine Frage im Anschluss: Die Cut-Off-frequenz des Hochpasses müsste doch wie folgt berechnet werden: 1/( 2pi C1 (R7+ R3||R4) ) = 1/( 2pi C1 6kohm), richtig? ...oder spielt das Verhältnis von R7 zu R10 ebenfalls eine Rolle für das Frequenzverhalten? mfg
...und noch eine Frage im Anschluss: könnte die rechte Schaltung ggf. doch verwendet werden, wenn der Widerstand R8 einfach entfällt? Dann würde ich vermuten, dass der Kondensator C1 mit R9 zusammen einen Hochpass bildet...
>Die Cut-Off-frequenz des Hochpasses müsste doch wie folgt berechnet >werden: >1/( 2pi C1 (R7+ R3||R4) ) = 1/( 2pi C1 6kohm), richtig? nicht richtig. R10(li) bzw. R9 (re) sind ebenfalls widerstände, die auf eine virtuelle Masse führen. Merke: der OPV stellt seine Ausgangsspg. so ein, dass die Eingänge gleiches Potential führen (im linearen Betrieb). D.h. Schaltung re: tau = C2*(R8||R9) links: tau = C1*((R7+R4/2)||R10) Grüsse
Hallo, in der linken Schaltung auch noch R7 weglassen (oder in der rechten R8, dann sind die Schaltungen gleich). R7 verschlechtert nur den Offset und macht die Berechnung der Grenzfrequenz schwieriger... Ohne R7 ist die -3dB Grenzfrequenz des Hochpasses f = 1/(2*PI*C1*R10) mit R10 = 500 Ohm. Mit R7 werden 6k wechselspannungsmäßig parall zu R10 geschaltet (R7 + Parallelschaltung von R3 und R4), so daß man mit 462 Ohm statt 500 Ohm rechnen muß. Ohne R7 hat man eine Grenzfrequenz von ca. 320kHz, darunter wird schon weggefiltert. Edit: Mit R7 wird die Sache noch komplizierter: Ohne Kondensator am Spannungsteiler R3/R4 kommt etwas von der Eingangsspannung auch am "+"-Eingang an, die Verstärkung sinkt, der maßgebliche Eingangswiderstand für die Filterfrequenz ändert sich auch. Ich habe aber keine Lust, das jetzt auszurechnen, da die Schaltung mit R7 viel schlechter ist, falsche Verstärkung und schlechterer Offset. Ohne R7 gilt obige einfache Formel, die Offsetspannung ist gleich der Eingangsoffsetspannung plus Inputstrom mal R1. Mit Kondensator an R3/R4 stimmt die Verstärkung wieder, in die Formel muß man R10||R7 einsetzen und der Offset ist immer noch mies mit R7... Gruß Andy_W
Vielen dank für die Antworten. Eine Sache ist mir aber noch nicht klar: Du meintest R7 verschlechtere den Offset. Wie kommst du darauf, bzw. wieweit hängt R7 mit dem Offset des OP zusammen? ...und eine zweite Sache kommt mir nun ebenfalls komisch vor. Ich schrieb ja, dass ich die obere Schaltung (links) z.T. aus einer TI-App-Note übernommen habe. Es wundert mich dann doch etwas, wenn das Weglassen von R7 letztenendes eine gleichwertige Schaltung ergäbe, die dann auch noch einfacher zu berechnen ist... Daher dann nochmal die Frage: Wo ist der Vorteil, eine Schaltung wie links gezeigt zu bauen im Vergleich zu einer ohne den Widerstand R7, wobei dann R10 einen anderen Wert annehmen müsste, um das gleiche Frequenzverhalten zu generieren...
Hallo, betrachtet man nur die Gleichspannungsverhältnisse, wird die halbe Betriebsspannung vom Spannungsteiler verstärkt. Der Faktor ergibt sich aus R1 / (R10 + R7 + (R3||R4)). Da die halbe Betriebsspannung auch virtuelle Masse ist, wird lediglich der Offset verstärkt (ca. 3-fach). Das gilt auch dann, wenn ein Kondensator am Spannungsteiler R3/R4 angschlossen ist. Ohne R7 ist die Gleichspannungsverstärkung aber Null, es bleibt nur der Inputoffset und Inputstrom mal R1. Evtl. ist in der App-Note ein OPAMP verwendet worden, der erst ab einer Mindestverstärkung nicht mehr schwingt. Läßt man den Eingang offen, ist die Verstärkung ohne R7 Null und dann schwingt es. Sobald der Eingang angeschlossen ist, wäre wieder Ruhe. Mit R7 ist die Verstärkung nicht Null, sondern ca. 3 bei offenem Eingang, könnte sein, daß bei der Anwendung dann gerade kein Schwingen mehr passiert. Mit OPAMPs, die intern normal kompensiert sind, spielt das aber keine Rolle, R7 kann problemlos weggelassen werden. Ebenso gibt es keine Probleme, wenn der Eingang immer an einer niederohmigen Quelle angeschlossen ist. Das muß sie auch, damit die Filterfrequenz stimmt, sonst muß man den Innenwiderstand der Quelle zu R10 addieren, die Verstärkung sinkt dann auch entsprechend. Vielleicht stammt R7 aber aus einer ursprünglich anderen Schaltung (z.B. kleine Verstärkung mit viel größerem R10 und man wollte trotzdem einen kleinen Eingangswiderstand und R7 ist bei der Änderung einfach dringeblieben. Oder man hat einen OPAMP mit sehr hohem Biasstrom an den Eingängen, die aber nahezu gleich sind, dann hilft R7 den Offset zu verbessern (das wäre aber ein ungünstiger OPAMP), dann wäre es aber besser, den Spannungsteiler an den Eingang hinter C1 zu legen und am "+"-Eingang ein Kondensator gegen Masse, R7 hätte dann den Wert R10||R1. Bei OPAMPs mit FET-Eingängen oder auch sonst geringem Biasstrom ist die linke Schaltung ohne R7 am besten. Gruß´ Andy_W
Danke für die ganzen Antworten. Wäre es in eine konkreten Umsetzung empfehlenswert, die Vcc/2-Referenzspannung über einen Spannungsfolger zu realisieren, oder bietet das gegenüber dem einfachen Spg-Teiler keine Vorteile? mfg
Großes Fragezeichen schrieb: > Wäre es in eine konkreten Umsetzung empfehlenswert, die > Vcc/2-Referenzspannung über einen Spannungsfolger zu realisieren, oder > bietet das gegenüber dem einfachen Spg-Teiler keine Vorteile? In diesem Fall hängt ja nur der (+)-Eingang dran, und da fließt (fast) kein Strom. Da reicht der Spannungsteiler. Sonst ist ein Spannungsfolger oft sinnvoll - das hängt vom Laststrom und auch von den Anforderungen an Genauigkeit und Stabilität ab. Gruß Dietrich
...nun, die Schaltung besitzt insgesamt zwei OP-Verstärker, die beide auf Vcc/2 bezogen messen sollen. Dabei sollen Pulse in der Länge von ~100us genutzt werden. Lohnt dort bereits ein Spannungsfolger, oder benötigt man ggf sogar zwei Stück, um die OPs vollkommen unabhängig voneinander betreiben zu können?
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