Impendanzwandler mit Osciloskop aussmessen

[[e-mail] (Gast)]

Guten Tag zusammen.

Ich bin neu hier im Forum und nicht sonderlich der Experte in der 
Elektronik. Mein Ziel ist es ein Impedanzwandler einzusetzten.


Im Anhang habe ich ein Bild des Schemas des aufgebauten 
Impedanzwandlers. Ich verwende dazu den Operationsverstärker OPA659IDRBT 
(http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa659.pdf)  von Ti. Ich versorge 
diesen mit +/-5V Dc. Im Schema ist dies mit 12V und -12V angegeben. Tut 
mir Leid ist etwas verwirrend. Die whitebox voltagestab.sch verbindet 
die +12V (+5V) auf VDD und -12V (-5V).

Nun zu meiner Frage: Ich lege mit einem FuG ein potential an Ue des 
Opamps an und messe die Ausgangsspannung, sowie auch das angelegte 
Signal mit einem Oszi. Die Verstärkung beträgt 1 deshalb R4=0 Ohm. Bis 
ca. 3V herrscht dasselbe Potential, bei höheren Spannungen driffted die 
Ausgangsspannung weg höher als Eingangspannung. Zwischen 3 und 4V ist 
sie tiefer las die Eingangsspannung. Kann mir jemand diesen vorgang 
erklären? Im Anhang habe ich zwei Bilder die dies aufzeigen. Kanal A 
(blau) Eingang, Kanal B(rot) Ausgang.



Es ist mir bewusst das ich wohl grundlegend was falsch verstanden habe;( 
Ich hoffe ich bekomme eine gute Antwort und bedanke mich fürs lesen.

[Dieter W. (dds5)]

[e-mail] schrieb:
> Es ist mir bewusst das ich wohl grundlegend was falsch verstanden habe;(

Der Verstärker ist laut Datenblatt nur für eine Eingangsspannung bis 
+-3V spezifiziert. Was er bei höherer Spannung macht ist undefiniert.

[Klaus R. (klara)]

[e-mail] schrieb:
> Ich bin neu hier im Forum und nicht sonderlich der Experte in der
> Elektronik.

Es ist löblich die Bilder nicht all zu groß hier einzustellen. Aber man 
sollte die Werte schon lesen können.
mfg Klaus

[Vorleser (Gast)]

Klaus R. schrieb:
> Aber man
> sollte die Werte schon lesen können.

Was kannst du denn nicht lesen? Soll ich es dir vorlesen? (:

[[e-mail] (Gast)]

Okay Besten Dank für die schnellen Antworten:) Einen schönen Tag noch.

[[e-mail] (Gast)]

Habe nochmals eine kleine Frage.

Was hat der Widerstand R2 für einen Einfluss? Ich sollte diesen erhöhen 
da der Operationsverstärker mit einer Spannung von 12V am Eingang defekt 
gegangen ist(Was ja nicht verwunderlich ist da die Versorgungspannung 
überschrieten wird?). Laut Datenblatt is der maximal Bias current 50 pA. 
So einen hohen WIderstandswert(Tera bereich) gibts es in der praxis ja 
gar nicht. Habe es trotzdem mal versucht und den ursprünglichen 
Widerstand von 10kOhm auf 20 und 100 erhöht.Folgendes ist dabei 
rausgekommen:


Im Anhang habe ich drei Messungen(R2=10k/20k/100k Ohm). Mit einem Wert 
von 100k Ohm habe ich eine negative Phasenverschiebung und eine 0.5V 
tiefere Ausgangspannung als am Eingang (2V). Bild Ue=2,R2=100kOhm


Mit 20 kOhm habe ich dieselbe Eingangspannung wie die Ausgangspannung 
(was ich ja bei einem gain von 1 möchte), jedoch auch eine kleine 
Phasenverschiebung von ~ -10 grad. Bild Ue=2,R2=20kOhm


Mit 10 kOhm is Ue=Ua und die Phasenverschiebung ist minim. Bild Ue=2, 
R2=10kOhm.

Kann mir dafür jemand eine Erklärung geben?:)Was ich mir vorstellen 
kann: Der winzige Strom der in den Opamp fliesst ist konstant wenn ich 
nun den Widerstand erhöhe ist ja der Spannungsabfall über R2 einfach 
grösser. Das mit der Phasenverschiebung sehe ich nicht so ein.

[Klaus R. (klara)]

[e-mail] schrieb:
> Die whitebox voltagestab.sch verbindet
> die +12V (+5V) auf VDD und -12V (-5V).

Wenn Du den OPA659IDRBT wirklich mit +/-12V betrieben hast, dann hast Du 
ihn gekillt. Was sagt denn das Datenblatt dazu?

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa659.pdf

7.1 AbsoluteMaximumRatings
Power Supply Voltage VS+to VS–  ±6.5V

[e-mail] schrieb:
> Ich versorge
> diesen mit +/-5V Dc. Im Schema ist dies mit 12V und -12V angegeben. Tut
> mir Leid ist etwas verwirrend. Die whitebox voltagestab.sch verbindet
> die +12V (+5V) auf VDD und -12V (-5V).

Ja es ist wirklich verwirrend. Als Techniker oder Ingenieur sollte man 
sich etwas klarer ausdrücken.

Im Bild "Vf_Ue_5V.PNG" "PicoSope 6" sehe ich einen Spannungsbereich von 
-10 V bis + 10 V. Die blaue Linie steht auf + 5 V. Die rote Linie ist 
was? Der Output des OPV? Sie steht kurz vor + 8V.

Ich denke mal, dies ist keine Simulation. Du hast hier wirklich mit 
einem PicoSope gemessen. Aber Du sagst zuvor "Ich versorge diesen mit 
+/-5V Dc.".
Aber ich muß glauben, Du hast tatsächlich +/- 12 V an den OPA659IDRBT 
gelegt, der maximal nur ±6.5V verträgt.

Ja was denn nun?
mfg Klaus

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Klaus R. schrieb:
> Im Bild "Vf_Ue_5V.PNG" "PicoSope 6" sehe ich einen Spannungsbereich von
> -10 V bis + 10 V. Die blaue Linie steht auf + 5 V. Die rote Linie ist
> was? Der Output des OPV? Sie steht kurz vor + 8V.

Der blaue Kanal hat seine Skala (2V/div) auf der linken Seite, der rote
(1V/div) auf der rechten. Demnach beträgt die Ausgangsspannung nur knapp
4V.

Besser wäre es sicher gewesen, die V/div nicht automatisch einstellen zu
lassen, sondern beide manuell auf gleiche 2V/div zu festzulegen, damit
die beiden Signale leichter verglichen werden können.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

[e-mail] schrieb:
> Was hat der Widerstand R2 für einen Einfluss? Ich sollte diesen erhöhen
> da der Operationsverstärker mit einer Spannung von 12V am Eingang defekt
> gegangen ist

Nein, das ist nicht der richtige Weg.

Wenn das Eingangssignal tatsächlich eine Amplitude von bis zu 12V hat,
solltest du diese mit einem Spannungsteiler auf ein gesundes Maß
reduzieren.

Wenn die Eingangsamplitude im erlaubten Bereich von 3V liegt, du den
Eingang aber vor versehentlicher Überspannung schützen möchtest, kannst
du dies mit zwei Schutzdioden tun, von denen du die eine vom Eingang
nach VDD und die andere von VSS zum Eingang schaltest. Bei den hohen
Frequenzen, für die dieser Opamp gedacht ist, ist ein negativer Einfuss
dieser Dioden auf die Signalqualität allerdings nicht auszuschließen.

> Laut Datenblatt is der maximal Bias current 50 pA.

Mit dem Bias-Strom hat das hier nichts zu tun. Der Bias-Strom ist der
Eingangsstrom, der bei einem idealen Opamp 0 sein sollte, und der beim
realen Opamp eben etwas größer ist. Er stellt also einen unerwünschten
Dreckeffekt dar, weswegen es keine gute Idee ist, ihn zur Begrenzung
der Eingangsspannung zu nutzen.

> Im Anhang habe ich drei Messungen(R2=10k/20k/100k Ohm). Mit einem Wert
> von 100k Ohm habe ich eine negative Phasenverschiebung und eine 0.5V
> tiefere Ausgangspannung als am Eingang (2V). Bild Ue=2,R2=100kOhm

Dieser Widerstand bildet zusammen mit der Eingangskapazität des Opamp
einen Tiefpass, der das Signal verfälscht. Hier scheint die effektive
Eingangskapazität etwa 1,5pF zu betragen, was zusammen mit R2=100kΩ bei
1MHz zu einer Veringerung der Amplitude auf etwa 75% und zu einer
Phasenverschiebung von etwa -40° führt.

Nimm für R2 also einen kleinen Wert, oder lass ihn ganz weg.

[Klaus R. (klara)]

[e-mail] schrieb:
> Kann mir dafür jemand eine Erklärung geben?:)Was ich mir vorstellen
> kann: Der winzige Strom der in den Opamp fliesst ist konstant wenn ich
> nun den Widerstand erhöhe ist ja der Spannungsabfall über R2 einfach
> grösser. Das mit der Phasenverschiebung sehe ich nicht so ein.

Das Datenblatt kann Dir das erklären.

Input Impedance
Input impedance,differential      10 hoch 12 Ohm // 1,0 pF
Input impedance,common-mode       10 hoch 12 Ohm // 2,5 pF

Dann rechne doch mal die Grenzfrequenzen aus die Du am Pin 3 bei den 
verschiedenen Werten von R2 erhältst.
mfg klaus

[[e-mail] (Gast)]

Guten Tag

Wow ihr seid super!:) Besten Dank für die guten kompetenten Antworten. 
Werde versuchen das umzusetzten. Das mit der Skala werde ich in Zukunft 
besser anpassen, Danke für den Hinweis. Bin im Normalfall nicht so ein 
Chaot.

Wünsche euch ncoh einen angenehmen Tag.