Analoge Schaltungstechnik, Verstärkungsgrad OpAmp

Von: , Frage gestellt am Do, 11. Mär 2010

Hallo liebe WWW Benutzer

Ich hab im Moment ein Problem zum oben angedeuteten Thema.

Um das ganze zu erklären, muß ich etwas ausholen.
Ich möchte einen möglichst reinen Sinus auf eine Suchspule bei einem Metallsuchgerät geben.
Verschiedene Oszillatoren funktionierten nicht oder hatten zu viele Oberwellen. Alles hab ich nicht ausprobiert, aber ich bin zur Meinung gekommen, das man mit Operationsverstärker einen sehr reinen Sinus erzeugen können müßte.
Gut gedacht, aber es waren bis jetzt doch einige Schwierigkeiten, zum Beispiel Ruhestrom beim OpAmp einstellen! Es ist der LM324.
Es gibt eine Mitkopplung über Wienbrücke und eine Verstärkungsregelung mittels Poti(regelbare Gegenkopplung).
Nun ist das Poti nicht besonders, weil die Verstärkung schwankt. Die Amplitude flippte dauernd rum.
Also mußte eine andere Regelung her.
Der erste Versuch war nicht schlecht, mit auf Fotowiderstand geklebter Led einen regelbaren Widerstand gebastelt konnte ich über die Amplitude Einfluss auf die Gegenkopplung nehmen.
Aber das gab bestenfalls Pulsgruppen und ich wußte nicht wieso.
Ich hab vermutet, das die LED evtl. nicht kontinuierlich arbeitet, aber das wars nicht, ist jetzt auch egal.
Das ganze nochmals aufgebaut, und jetzt versuche ich es mit Fet als regelbaren Widerstand.
Und zwar habe ich die (negative) Gatespannung zunächst nur manuell einstellbar.
Das Ergebnis ist leider dasselbe, nur maximal Pulsgruppen.
Eine ganz kleine Veränderung am Poti oder am Poti für die Gatespannung hat starken Einfluss.

Meine Frage jetzt: Wie kann man das machen, das so eine Regelung nicht übersteuert oder anfängt zu oszillieren?

MfG
Matthias

9 Antworten zu dieser Frage

1. Antwort von nach einer Stunde 0 hilfreich

   Re: Analoge Schaltungstechnik, Verstärkungsgrad Op

   Ich möchte einen möglichst reinen Sinus auf eine Suchspule bei
   einem Metallsuchgerät geben.
   Na ja, < 3 % Klirr ist ja wohl ausreichend, oder geht es um eine FCC- oder CE-Funkzulassung? Verschiedene Oszillatoren funktionierten nicht oder hatten zu
   viele Oberwellen.
   Hmm. Die Standardschaltung aus meinen Uralt-Op-Einführungsbüchern für jedermann (heute für ca. 6 EUR zu haben) nutzen eine kleine Lampe, ein PTC oder eine eingebebastelte Diode im Gegenkoppelungsweg zur Regelung. OK, nicht genug für Klirrmesszwecke, aber ausreichend. Gut gedacht, aber es waren bis jetzt doch einige
   Schwierigkeiten, zum Beispiel Ruhestrom beim OpAmp einstellen!
   Es ist der LM324.
   Bei dem kann man keinen Ruhestrom einstellen. Also nicht für den OP, dahat es von Intersil (falls es die noch gibt) OPs mit Ruhestromeinstellung für niedrige Frequenzansprüche. Nun ist das Poti nicht besonders, weil die Verstärkung
   schwankt. Die Amplitude flippte dauernd rum.
   Also mußte eine andere Regelung her.
   Ja, das ist so! Der erste Versuch war nicht schlecht, mit auf Fotowiderstand
   geklebter Led einen regelbaren Widerstand gebastelt konnte ich
   über die Amplitude Einfluss auf die Gegenkopplung nehmen.
   Guter Ansatz, aber schon mal im Indernetz oder in Bibliotheken geschaut. Das Problem ist bekannt und für ungenaue Pegel einfach lösbar, für ganz genaue Amplituten am besten digital zu machen. Muss nicht per µC und Software sein, im CMOS-Kochbuch gibt es eine wunderbare Möglichkeit pegelstabile Oszillatoren für recht gute Sinus-Signale zu machen (Präzision durch Betriebsspannung). Ich hab vermutet, das die LED evtl. nicht kontinuierlich
   arbeitet
   Die Kennlineie ist evtl. etwas steil und das zeitverhalten deines Regelkreises schwingt evtl. Das ganze nochmals aufgebaut, und jetzt versuche ich es mit
   Fet als regelbaren Widerstand.
   Z.B. auch nicht schlecht. Seit 40 Jahren machen Musiker damit hochwertige Aufnahmen. Und zwar habe ich die (negative) Gatespannung zunächst nur
   manuell einstellbar.
   Das Ergebnis ist leider dasselbe, nur maximal Pulsgruppen.
   Nun dir fehlt die Regelung. Eine ganz kleine Veränderung am Poti oder am Poti für die
   Gatespannung hat starken Einfluss.
   Ja, das ist so.
   
   
   Hmm. Schick mir mal eine E-Mail.
   
   
   
   Gruß
   
   Stefan
   

   • Antwort von nach 6 Stunden 0 hilfreich

     Re^2: Analoge Schaltungstechnik, Verstärkungsgrad

     Hallo!
     Anscheinend hat ja jemand sogar Erfahrung. Ich möchte einen möglichst reinen Sinus auf eine Suchspule bei
     einem Metallsuchgerät geben.
     Na ja, < 3 % Klirr ist ja wohl ausreichend, oder geht es um
     eine FCC- oder CE-Funkzulassung?
     Es sind ca. 5kHz Grundfrequenz, aber darum geht es nicht.
     Das Problem ist, ich bekomme Oberwellen "nach deren Erzeugung" einfach nicht wieder aus dem Signal heraus. Verschiedene Oszillatoren funktionierten nicht oder hatten zu
     viele Oberwellen.
     Hmm. Die Standardschaltung aus meinen
     Uralt-Op-Einführungsbüchern für jedermann (heute für ca. 6 EUR
     zu haben) nutzen eine kleine Lampe, ein PTC oder eine
     eingebebastelte Diode im Gegenkoppelungsweg zur Regelung. OK,
     nicht genug für Klirrmesszwecke, aber ausreichend.
     Die Methoden hab ich auch gefunden. Das mit Dioden wäre das einzig praktikable, weil es soll lange mit 9V Block laufen. Aber die Methode mit Dioden produziert wahrscheinlich immer noch zuviel Störungen.
     Ich hab eigentlich die bekannten Schaltungen, außer dieses CMos Kochbuch. Es muß mit LM324 gehen. Davon hab ich nämlich noch ein paar. Es ist der LM324.
     Bei dem kann man keinen Ruhestrom einstellen. Also nicht für
     den OP, dahat es von Intersil (falls es die noch gibt) OPs mit
     Ruhestromeinstellung für niedrige Frequenzansprüche.
     Doch, das ist ja das verrückte. Mit einem Lastwiderstand von 5,6kOhm nach (-) schaltet man in einen Modus für große Signale(Beim Lm324). Wenn man das nicht macht, gibt Treppenstufen im Signal. Hat auch eine Weile gedauert, bis ich das herausgefunden habe.
     Muss nicht per µC und Software sein, im
     CMOS-Kochbuch gibt es eine wunderbare Möglichkeit pegelstabile
     Oszillatoren für recht gute Sinus-Signale zu machen (Präzision
     durch Betriebsspannung).
     Wie wär es mit Interferenz(Mischung) 2er digitaler Frequenzen? Und zwar habe ich die (negative) Gatespannung zunächst nur
     manuell einstellbar.
     Das Ergebnis ist leider dasselbe, nur maximal Pulsgruppen.
     Nun dir fehlt die Regelung.
     Allerdings ist in einer Regelschaltung ein Kondensator nach der(im Radio ist es AM-Demodulation) Diode, der die Regelspannung speichert.
     Ich werde auf jeden Fall noch mal Versuche machen.
     Vielleicht ist mir (bereits vorher) ein Fehler unterlaufen.
     In Betracht hab ich gezogen, nur ein "Fenster des Einflusses" zu machen, also das die Regelung mit Poti voreingestellt wird, der Fet dann aber nicht so stark durchgreift. Vielleicht liegts auch am OpAmp Typen. Hmm. Schick mir mal eine E-Mail.
     Das wollt ich eigentlich nicht, so können auch andere antworten.
     Warum email? Gruß
     Auch Gruß
     
     Matthias
     

     • Antwort von nach 6 Stunden 0 hilfreich

       Re^3: Analoge Schaltungstechnik, Verstärkungsgrad

       Hi, Doch, das ist ja das verrückte. Mit einem Lastwiderstand von
       5,6kOhm nach (-) schaltet man in einen Modus für große
       Signale(Beim Lm324). Wenn man das nicht macht, gibt
       Treppenstufen im Signal. Hat auch eine Weile gedauert, bis ich
       das herausgefunden habe.
       Das dürften die von mir genannten Übernahmeverzerrungen sein. Der Widerstand nach Masse sorgt dafür, dass der Ausgangsstrom immer nur in eine Richtung fließt.
       
       Grüße
       
       Uwe
       

       • Antwort von nach 14 Stunden 0 hilfreich

         Re^4: Analoge Schaltungstechnik, Verstärkungsgrad

         Hallo
         Im englischem Datenblatt ist direkt von 2 Moden die Rede, wo der Modus für große Signale durch benannten Widerstand eingeschaltet würde. In den Schaltungshinweisen steht es auch drin.
         Vielen Dank für die Info.
         MfG
         Matthias
         

   • Antwort von nach 6 Stunden 1 hilfreich

     Re^2: Analoge Schaltungstechnik, Verstärkungsgrad

     Hi, Gut gedacht, aber es waren bis jetzt doch einige
     Schwierigkeiten, zum Beispiel Ruhestrom beim OpAmp einstellen!
     Es ist der LM324.
     Bei dem kann man keinen Ruhestrom einstellen. Also nicht für
     den OP, da hat es von Intersil (falls es die noch gibt) OPs mit
     Ruhestromeinstellung für niedrige Frequenzansprüche.
     Der LM324 und seine 1- und 2-kanaligen Brüder sind die billigsten und schlechtesten OPs, die ich überhaupt kenne. Eine Endstufen-Ruhestromeinstellung kenne ich bei keinem OP, aber dieser hat noch nicht einmal einen Ruhestrom in der Endstufe. Die Folge sind teilweise heftige Übernahmeverzerrungen, weil der Treiber bei jedem Polaritätswechsel des Ausgangsstroms einen 1,2V-Sprung machen muss.
     
     Also: LM324 ist sehr ungeeignet für alle Schaltungen, wo das Signal einigermaßen verzerrungsfrei sein soll, also insbesondere auch bei Audio. da hat es von Intersil (falls es die noch gibt) OPs mit
     Ruhestromeinstellung für niedrige Frequenzansprüche.
     Ja, gibt es. ICL7612 z. B., den habe ich auch im Einsatz. Aber die 3-stufige Ruhestromeinstellung dient nur dazu, den OP entweder extrem stromsparend mit sehr niedriger Grenzfrequenz und sehr geringem Ausgangsstrom, oder stromsparend mit niedriger Grenzfrequenz und geringem Ausgangsstrom, oder "normal" zu betreiben.
     
     Grüße
     
     Uwe
     

2. Antwort von nach 7 Stunden 1 hilfreich

   Re: Analoge Schaltungstechnik, Verstärkungsgrad Op

   hi,
   
   evtl kannste dir hieraus infos ziehen:
   http://www.physik-schule.de/download/pdf/Physik/ELEK...
   
   ganz andere möglichkeit:
   falls dein signal nicht verstimmbar sein muss, könntesat du am pc ein sinussignal deiner wunschfrequenz generieren, aufnehmen, und nem mp3 spieler damit füttern...
   
   gruss wgn
   

   • Antwort von nach 15 Stunden 0 hilfreich

     Re^2: Analoge Schaltungstechnik, Verstärkungsgrad

     Vielen Dank für den Link.
     Im Link findet sich eine praktizierbare regelbare Gegenkopplung dargestellt.
     MfG
     

   • Antwort von nach 2 Tagen 0 hilfreich

     Re^2: Analoge Schaltungstechnik, Verstärkungsgrad

     Hallo
     
     Bin happy, habe jetzt Sinus mit einer Schaltung aus Deinem Link bei der ein Fet mit Linearisierung zur Regelung eingesetzt wird.
     Bei einem 9V Block bekomme ich maximal etwa 5V Sinus Spitze zu Spitze.
     Darüber "schlägts an".(LM324). Neu gekauft wäre es wohl doch eher ein komplett-Fet-Type.
     Die Linearisierung kann ich nicht erkennen, aber vielleicht kann man das hören, muß ich noch ausprobieren.
     Ich nehm aus dem LM324 einen OpAmp für "künstliche" Masse, einen als Oszillator, einen als invertierenden Verstärker für doppelte Ausgangsspannung, einer bleibt übrig. Mit letzterem könnte man ein Drehspulinstrument "antreiben".
     Mein Metallsuchgerät wird klasse glaub ich.
     
     MfG und vielen Dank nochmal
     Matthias
     

3. Antwort von nach 8 Stunden 1 hilfreich

   Re: Analoge Schaltungstechnik, Verstärkungsgrad Op

   Hallo,
   ich habe vor einigen Jahren auf Basis einer Application Note von Linear Technology für ein Messprojekt einen 10 kHz Generator entwickelt. Die Unterdrückung der Harmonischen lag bei über 170 dB. Auf Grund der riesigen offenen Schleifenverstärkung ist der Klirrfaktor kaum noch zu messen. Der Sinusgenerator ist natürlich nicht mit einem OP zu realisieren, aber das Ergebnis ist eine Wucht.
   
   http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId=H...
   
   Auf Seite 62 geht es los.
   
   Gruß
   Axel
   

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