Frage zu Opamp Bias Schaltung

[Paul G. (paul_g210)]

Hi

Ich hätte mal ein paar Frägelchen zur obigen Schaltung die ich mir 
irgendwo im Netz abgeguckt(*) habe.

Was mir soweit irgendwie einleuchtet (bitte korrigiert mich):

Das ganze ist eine "einfache" 1:10 invertierende Verstärker Schaltung. 
Das Eingangssignal wird über den Spannungsteiler R5/R6 in die Mitte der 
Opamp Spannungsversorgung verschoben (Bias V1/2).

C2/C4 sollen Gleichspannungsanteile herausfiltern?
Aber wozu dann an V2, da kommt doch eh nur ein Sinussignal ohne Offset 
raus. Oder dient der nur zur Sicherheit falls doch irgendwo ein DC 
Anteil im Signal ist?

C3 soll den Spannungsteiler entkoppeln da dieser den PSRR des Opamps 
zunichte machen würde und C3 stellt diesen teilweise wieder her.

R3 dient als "dc return path for (Bias V1/2)" und bestimmt die (ac) 
Eingangsimpedanz.
Von was? Vom Spannungsteiler oder vom nicht-inv. Eingang des Opamps?

Aber was genau macht C1? Dient der auch nur zum "entkoppeln" des 
nicht-inv. Eingangs des Opamps, da ja der inv. Eingang über den 
Spannungsteiler auch entkoppelt wurde?

Was genau ist mit entkoppeln eigentlich gemeint?


(* 
https://www.autodesk.com/products/eagle/blog/biasing-decoupling-op-amps/)

[MaWin (Gast)]

Paul G. schrieb:
> Das ganze ist eine "einfache" 1:10 invertierende Verstärker Schaltung.

Ich hätte gesagt nichtinvertietend, nun ja.

Paul G. schrieb:
> C2/C4 sollen Gleichspannungsanteile herausfiltern?

Na ja  C2/C4 blocken Gleichspannung und ermöglichen es so überhaupt 
erst, dass die Schaltung mit einem Gleichspannungsoffset von V1/2 läuft, 
denn weder Eingangs noch Ausgangssignal tun das, deren 0-Linie ist auf 
GND.

Paul G. schrieb:
> C3 soll den Spannungsteiler entkoppeln da dieser den PSRR des Opamps
> zunichte machen würde und C3 stellt diesen teilweise wieder her.

Ja.

Paul G. schrieb:
> Aber was genau macht C1?

Man will das Signal um R2:R1 verstärken, aber um die Nulllinie herum. 
Die Nullinie liegt bei V1/2. Man könnte R1 an R4 klemmen, dann verstärkt 
man auch die Einganngsfehlerspannung des OpAmps. So lädt sich C1 nach 
dem Einschalten im Laufe der Zeit auf V1/2 abzüglich der 
Eingangsfehlerspannung des OpAmps auf und der OpAmp verstärkt definiert 
durch R1/R2 nur noch den Wechselspannungsanteil.

Wobei der Übergang von Gleich zu Wechsel fliessend ist, die Schaltung 
verstärkt halt tiefe Frequenzen immer schlechter. Daher taugen diese 
ganzen "halbierte Versorgungsspannung" Lösungen wenig. Zudem kommt ein 
Einschaltplopp durch das Aufladen der Kondensatoren bis auf ihren 
Gleichspannungspegel.

[Lutz V. (lvw)]

Der Spannungsteiler R4-R5 soll den Arbeitspunkt (am OPV-Eingang) bei 
V1/2 festlegen. Diese Gleichspannung soll aber auch am Ausgang 
erscheinen - also darf der OPV Gleichspannungen nur mit "1" verstärken 
(100% Gegenkopplung).
Ohne den Kondensator C1 würde aber um den Faktor 10 verstärkt werden.

[HildeK (Gast)]

Paul G. schrieb:
> C2/C4 sollen Gleichspannungsanteile herausfiltern?
> Aber wozu dann an V2, da kommt doch eh nur ein Sinussignal ohne Offset
> raus.

Ja eben, ein Sinussignal um die 0V herum, und nicht um V1/2. Und diese 
0V darfst du am Eingang nicht haben, sonst ist der Teiler R4/R5 nutzlos. 
Der soll ja den Sinus um 0V auf einen um V1/2 anheben.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Anzumerken wäre noch, daß die Dimensionierung der Schaltung grenzwertig 
ist. Die Koppelkondensoren C2/C4 und der Entkopplungskondensator C3 sind 
(vor allem im Verhältnis zu C1) sehr klein.

Bei nur 6V Versorgung kommt die asymmetrische Aussteuerbarkeit des OPV 
deutlich zum tragen (0 ... Vcc-2.5V). Man würde die Nullspannung also 
nicht auf Vcc/2 legen.

[Paul G. (paul_g210)]

Axel S. schrieb:
> Die Koppelkondensoren C2/C4 und der Entkopplungskondensator C3 sind
> (vor allem im Verhältnis zu C1) sehr klein.

Ja, das ist in dem Application Note AN-581 auch anders, ich habe einfach 
irgendwelche Werte reingemacht.

Scheint in Spice aber kein Klipping zu produzieren.

Vielen Dank für die Antworten, ich experimentieren einfach mal noch ein 
bisschen mit den Werten und beobachte wie sich der Ausgang verhält.

Ich werde mir nochmal irgendwo die Kondensator Grundlagen (bei 
Wechselspannung) anschauen müssen, da habe ich noch massive 
Wissensdefizite wie ich immer wieder bemerke :D

[HildeK (Gast)]

Axel S. schrieb:
> Die Koppelkondensoren C2/C4 und der Entkopplungskondensator C3 sind
> (vor allem im Verhältnis zu C1) sehr klein.

Nein, das passt schon.
C1 mit R1 liefern 16Hz, C2 mit R3 auch.
C4 sieht (hier) keine Last, dann ist der Wert auch egal. Allerdings 
sollte sie dann nicht kleiner als 100k sein, wenn 100n verwendet werden.

[2aggressive (Gast)]

Paul G. schrieb:
> Scheint in Spice aber kein Klipping zu produzieren.
Verdreifache die Eingangsspannung; clippen wird dann asymetrisch sein.