Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verständnisfrage realer OPV


von Jörg R. (radikalinski)


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Ich habe die Schaltung im Anhang aufgebaut. Die Schaltung soll die zu 
messende Spannung (11,5V bis 13V) an die ADU (Eingangsspannung 0V bis 
3,3V) anpassen. Funktioniert soweit auch ganz gut. Was mich nur wundert, 
ich schaffe es nicht die Ausgangsspannung des OVP unter 0,76V zu 
bringen. Langsam habe ich die Vermutung das es sich hier um eine 
Eigenschaft des OPV handelt. Ich muss dazu sagen, dass ich keine Ahnung 
von OPV's habe und dieses meine erste Schaltung ist.

Wo ist der Fehler in der Schaltung oder was muss ich machen un meine 0V 
zu bekommen ?

von Christoph M. (maije)


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Hallo!

Ein OPV kann am Ausgang i.A. nicht bis zu seiner Versorgungsspannung 
ausregeln. Da deine negative Versorgung 0V ist, kann er das nicht 
erreichen. Du musst ihm also eine negative Versorgung spendieren. Oder 
du benutzt einen Rail-to-Rail (R2R) OPV. Diese können am Ausgang auch 
bis zu den Versorgungsspannungen ausregeln.

Gruß,
Christoph

von J. T. (chaoskind)


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Jörg R. schrieb:
> Langsam habe ich die Vermutung das es sich hier um eine
> Eigenschaft des OPV handelt

Du vermutest richtig. Du brauchst entweder eine symetrische 
Spannungsversorgung, zumindest auch eine negative, damit du auf 0V 
runterkommst. Oder du nimmst einen sogenanten Rail-to-Rail OpAmp. Das 
ist einer, der seinen Ausgang bis zur Betriebsspannung steuern kann.

von Hp M. (nachtmix)


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Jörg R. schrieb:
> Was mich nur wundert,
> ich schaffe es nicht die Ausgangsspannung des OVP unter 0,76V zu
> bringen.

Dann spendier ihm noch einen Belastungswiderstand.

P.S.:
Deine Widerstände für die Spannungsteiler sind recht niederohmig.
Mit R6, R4 fliessen 0,27 mA in den Ausgang hinein.
Der TL063 verträgt mindestens die 100-fachen Widerstandswerte!

Also mach die Widerstandswerte deutlich größer und
belaste den Ausgang mit 1 kOhm.

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (radikalinski)


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Danke für die Hinweise.

Ich habe die Schaltung nach Euren Vorschlägen geändert. Also Widerstände 
im Bereich 100k.
Zusätzlich habe ich zwei KerKos je 100nF eingesetzt. Ich habe die 
Datenbätter so verstanden, dass beide IC's noch Kondensatoren brauchen.

Für die negative Versorgungsspannung werde ich noch einen 
Spannungsregler suchen.

von Jörg R. (radikalinski)


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Äh ... wie erzeuge ich eine negative Spannung ?

von oszi40 (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> wie erzeuge ich eine negative Spannung

Entweder mit der Masse mogeln (virtuelle Masse) oder Netzteil od. 
Ladungspumpe? 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Idealisiertes_Modell_eines_OPV

von Hp M. (nachtmix)


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Jörg R. schrieb:
> Äh ... wie erzeuge ich eine negative Spannung ?

Wozu denn jetzt noch?


P.S.:
Jörg R. schrieb:
> Zusätzlich habe ich zwei KerKos je 100nF eingesetzt. Ich habe die
> Datenbätter so verstanden, dass beide IC's noch Kondensatoren brauchen.

Aber nicht dort.
Mit C2 an dieser Stelle verhinderst du, dass der Ausgang des Opamp 
schnellen Änderungen der Eingangsspannung folgen kann.
Das kann erwünscht sein oder auch nicht. Du musst es wissen.

Prinzipiell gehört ein solcher Angstkondensator aber möglichst nahe an 
die Betriebsspannungspins des Opamps, hier also zwischen Pin4 und Pin7.
Viele ICs machen sonst Ärger, weil die Induktivität der Zuleitungen zu 
plötzlichen Spannungseinbrüchen bei Laständerungen oder zu wilden 
Schwingungen führen kann.

: Bearbeitet durch User
von Axel S. (a-za-z0-9)


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Jörg R. schrieb:
> Äh ... wie erzeuge ich eine negative Spannung ?

Die Frage, die vorher zu klären wäre, ist wie nahe du mit der 
Ausgangsspannung des OPV an 0V herankommen mußt. Wenn du wirklich 0.00V 
brauchst, dann geht kaum etwas an einer negativen Hilfsspannung für die 
Versorgung des OPV vorbei.

Aber wenn du bloß auf vielleicht 100mV runter kommen mußt, dann reicht 
ein OPV mit Rail-To-Rail Ausgang.

Siehe dazu den Artikel Standardbauelemente: Operationsverstärker hier 
im Wiki. In der Spalte "Bemerkung" nach "Rail2Rail" suchen.

von F. F. (foldi)


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Vielleicht ist es noch erwähnenswert zu sagen, dass OpAmps grundsätzlich 
immer noch für den Betrieb mit einer positiven und negativen 
Versorgungsspannung gebaut werden.

von Hp M. (nachtmix)


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Noch etwas:
Du hast den Ausgang vder Schaltung als "ADC0" bezeichnet.
Das lässt mich vermuten, dass dort ein ADC drankommt, der höchstens 5V 
oder sogar nur 3,3V verträgt.

Wenn du den Opamp aber mit 12V versorgst, kann sein Ausgang u.U. auch 
eine sehr hohen Wert in dieser Größenordnung annehmen.
Das kann z.B. beim Einschalten passieren, wenn die Spannung an Pin2 
durch C1 verzögert langsamer ansteigt, als an Pin3.

Das könnte den Tod des ADC verursachen, wenn nicht der Strom in seinen 
Eingang auf einen zulässigen Wert (siehe Datenblatt) begrenzt wird.
Am einfachsten geht das mit einem in Reihe zu dem ADC-Eingang gelegten 
Widerstand.

von voltwide (Gast)


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F. F. schrieb:
> Vielleicht ist es noch erwähnenswert zu sagen, dass OpAmps
> grundsätzlich
> immer noch für den Betrieb mit einer positiven und negativen
> Versorgungsspannung gebaut werden.

Seit einigen Jahrzehnten gibt es sogenannte "single supply" Opamps, die 
sind grundsätzlich für eine einfache Betriebsspannung ausgelegt.
Das bedeutet nicht, dass deren Ausgangansspannung exakt auf Null gehen 
kann, sondern bezieht sich üblicherweise auf den 
Eingangsspannungsbereich.
Nichtsdestoweniger ist die obige  Pauschalaussage irreführend.

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Du könntest auch in Reihe zum Ausgang des OP zwei antiparallele Dioden 
schalten. Damit muss der OP nicht mehr ganz so weit runter um 0V am 
Ausgang zu erreichen. Das was an den Dioden abfällt fehlt Dir dann 
natürlich nach oben. Aber nach oben scheinst Du ja sehr viel Luft zu 
haben. Das geht aber nur wenn kein nennenswerter Strom IN den Ausgang 
fließt.

So wie Deine Widerstände aussehen scheint es auch kein OPamp mit FET 
Eingängen sein zu müssen. Recht weit runter bei Single Supply kommt der 
LM324 bzw. LM358. Aber sobald Strom in den Ausgang fließt wird es da 
auch schwierig.


https://lowcurrent.wordpress.com/2015/09/07/strom-senken-mit-dem-lm324/

: Bearbeitet durch User
von F. F. (foldi)


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voltwide schrieb:
> Das bedeutet nicht, dass deren Ausgangansspannung exakt auf Null gehen
> kann, sondern bezieht sich üblicherweise auf den
> Eingangsspannungsbereich.
> Nichtsdestoweniger ist die obige  Pauschalaussage irreführend.

Deswegen schrieb ich ja auch "grundsätzlich". Es gibt sogar single 
supply Typen (ich habe da einen vor Augen, aber nicht mehr im Kopf), die 
sogar fast bis auf Null gehen.

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