Hallo,
ich habe eine Referenzspg. von 2,5V und einen Eingangsspannungsbereich von (0…2,5)V.
Damit möchte ich eine Ausgangsspg. von -5V bis +10V erreichen.
Man hat mir die Auskunft gegeben, dass so etwas mit einem
Rail-to-Rail-Verstärker möglich ist.
Mein Problem ist nur wie muss ich diesen OP dann beschalten?
Also
wenn folgende Annahme stimmt
bei 0V am Eingang -5V am Ausgang
bei +2,5V +10V am Ausgang
mathematisch bedeutet das
U-Ausgang = U-Eingang x 6 -5
Das heißt man braucht zwei RechenOPerationen
Multiplikation mit 6
und Subtraktion von 5 (5V)
dann bedeutet das man braucht zunächst einmal
einen sogenannten Nichtinvertierenden Verstärker
mit Verstärkungsfaktor 15 / 2,5 = 6
Am Ausgang des nichtinvertierenden Verstärkers hat man
dann zunächst 0-15V
der Ausgang des nichtinvertierenden Verstärkers
wird mit dem „Plus“-Eingang eines Differenzverstärker verbunden
Der „Minus“-Eingang des Differenzverstärkers wird an eine feste Spannung
von +5V angeschlossen
0V - 5V = -5V
15V - 5V = +10V
Die +5V kann man aus den +2,5V mit einem nichtinvertierenden Verstärker mit
Verstärkungsfaktor 2 generieren.
Die ganze Schaltung muß an einer Stromversorgung mit ±18V betrieben werden
Wenn man Rail-to-rail-OPs verwendet reichen auch ±15V
rail-to-rail bedeutet die Ausgangsspannung kann bis auf ca. 5-20mV auf die
Versorgungsspannung steigen.
Beispiel: Versorgungsspannung ±15V maximale Ausgangsspannung beim
rail-to-rail OP 14,8V
Normale OPs schaffen bei 15V Versorgungsspannung nur ca. 13,5V
Deshalb 18V Versorgungsspannung macht dann maximale Ausgangsspannung +16,5V
Jetzt weißt Du wahrscheinlich immer noch nicht wie die Beschaltung aussieht.
Mit Text ALLEINE läßt sich das nur schwer erklären
Schau Dir mal die Prinzipschaltungen zu OPs bei
http://www.e-online.de an
(am besten unter download die e-offline-Version downloaden)
da kannst Du die Beschaltung sehen und auch lernen wie man die
Widerstände für Verstärkungsfaktor 6 bzw. Verstärkungsfaktor 2
berechnet
Beim Differenzverstärker sind alle Widerstandswerte gleich
Ein für mittlere Genauigkeitgeeigneter OP ist der Typ
LM358
Das Datenblatt kann man sich bei national semiconductor runterladen
mfg sl
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Hallo Franz,
ich habe eine Referenzspg. von 2,5V und einen
Eingangsspannungsbereich von (0…2,5)V.
Damit möchte ich eine Ausgangsspg. von -5V bis +10V erreichen.
Man hat mir die Auskunft gegeben, dass so etwas mit einem
Rail-to-Rail-Verstärker möglich ist.
Das muß wirklich nicht sein. Bei einer Betriebsspannungen von größer +12V, -7V tut es jeder beliebige OP.
Mein Problem ist nur wie muss ich diesen OP dann beschalten?
auch hier geht das wieder ganz einfach wie in meinem Posting unten beschrieben. Die Eingangsspannung geht direkt auf den nicht-invertierenden Eingang. Als Widerstandswerte gingen z.B.
Gegenkopplungswiderstand : 36k
Referenzwiderstand: 18k
Massewiderstand: 12k
Jörg
Verstärken+Subtrahieren auf einmal wird ungenau
Hallo Jörg
wie sieht es denn mit der Genauigkeit aus
wenn man verstärken und Subtrahieren mit einem
OP macht ?
Instrumentenverstärker haben nicht umsonst 3-4 OPs
mfg sl
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Hallo Stefan
wie sieht es denn mit der Genauigkeit aus
wenn man verstärken und Subtrahieren mit einem
OP macht ?
Abgesehen davon, daß wir ja nichts über die geforderte Genauigkeit wissen, ist das jeden Fall besser, denn der Gesamtfehler ist umso kleiner, je weniger Fehlerquellen, also Bauteile, eine Schaltung enthält.
In den einzigen OP eines Meßverstärkers kann man dann auch mehr Geld investieren.
Einziger Nachteil neben der schwierigeren Berechnung: Verstärkung und Offset sind nicht unabhängig voneinander einstellbar. Das läßt sich aber durch einen weiteren OP leicht beheben, mit dem man eine einstellbare Referenzspannung realisieren kann.
Instrumentenverstärker haben nicht umsonst 3-4 OPs
Das hängt aber auch mit ihrer universellen Verwendbarkeit zusammen. Im konkreten Einzelfall geht es meistens viel einfacher.
Jörg
Hallo Stefan,
bei idealisierten Annahmen für den OP (Leerlaufverstärkung und Eingangswiderstand unendlich), lassen sich beide Aufgaben
problemlos mit nur einem OP realisieren.
Jetzt muß man die Anwendung sehen. Äußere Beschaltung im Bereich von 10 kOhm, Eingangswiderstand nur 2 Zehnerpotenzen höher, ergibt schon das erste Fehlerprozent. Verstärkung von 5, Leerlaufverstärkung 10exp6, das gibt noch keinen nennenswerten
Fehler bei DC. Bei ein paar kHz sieht es schon ganz anders aus.
Für das, was mit Standardwiderständen (z.B. 1% Toleranz) machbar ist, reicht die Lösung mit nur einem OP bei niedriger Frequenz
in aller Regel vollkommen.
Gruß
Wolfgang