Kombination von Verstärker und Virtueller Masse in einem OPV

Hallo Dominique,

nimm zwei OP´s, dann sollte es funktionieren.

Gruß Wilhelm

Andere Möglichkeit: Nur ein 100nF-Kondensator direkt von V+ nach V- am OPV. Zwei Kondis jeweils nach Masse ergibt eine kapazitive Last für den OPV der virtuellen Masse, und je nach Typ fangen die dann an zu schwingen, weil die Phasenreserve nicht mehr reicht.

Hallo Dominique,

Andere Frage: wozu brauchst du überhaupt die "virtuelle Masse"? Du koppelst doch kapazitiv am Eingang und am Ausgang, und damit spielt auch der Offset keine Rolle... Die Ub des Mics kannst du trotzdem anpassen, wenn volle 9V zuviel sein sollten. Das Ruhepotential kannst du mit einem Spannungsteiler statt R1 einstellen, am Fusspunkt von R2 kann dann eben der Elko rein, der auch gleich Verstärkung=1 für DC erledigt. Dessen Einfluss auf die Schaltung ist um Grössenordnungen geringer als der einer "virtuellen Masse", zumal eine saubere solche keineswegs trivial ist, wie du ja feststellen musstest.

Zum Verständnis kann man sich die Schaltung mal Massefrei zeichnen, dann sieht man, dass man eigentlich eine unsymmetrische angesteuerte Brückenschaltung aufbaut -- ein Zweig bekommt halt kein Signal, sozusagen, muss aber Strom aufnehmen/liefern und ist kapazitiv belastet. Der Kurzschlussschutz(?)R9 macht die Sache nur noch schlimmer: Verschiebt den zweiten Pol der Leerlaufverstärkung auf jeden Fall so tief, dass noch innerhalb der Einheitsverstärkungs-Bandbreite -180° Phase erreicht werden (eben zwei Tiefpässe mit je -90°), dann schwingt es. Könnte man beheben, in dem man z.B. direkt vom Ausgang einen passenden Kondensator zum Minus-Eingang legt, damit reduziert man die Bandbreite so, dass die Leerlaufverstärkung kleiner als 1 wird, bevor die -180° Phase erreicht werden. Siehe z.B. Datenblatt vom OPA627 dafür (Fig.6, Driving Large Capacitive Loads). Bei der Last (2x 0.1µF) ergäbe das jedoch einen sinnlos niedrige Grenzfrequenz der virtuellen Masse und noch andere Nachteile...

Aber Pufferkondensatoren zur virtuellen Masse machen hier eh keinen Sinn:
Ein OP weiss nichts von Masse und hat auch keinen Pin dafür, den Blockkondensator muss man an die zwei Punkte anschliessen, wo der (AC-)Stromkreis geschlossen wird, das sind hier die Versorgungspins: Ein z.B. positiver Ausgangsstrom fliesst aus X1 (von V+) in X2 (nach V-). Nach "Masse" selbst fliesst kein Ausgangsstrom, sondern sie definiert halt das Ruhepotential auf halbe Betriebsspannung. Das kann man auch einfacher haben, in diesem Fall.

Grüße, Klaus

Oh, prima, ich habe Antworten bekommen
Euch Allen vielen Dank, und besonders KSTR für seine vielen Hinweise.


Ich hatte vergessen Euch meine eigenen Vorgaben zu nennen:

Möglichst supereinfach, Kosten mit Lochrasterplatine und alen Teilen unter 10 Euro (eher 5) , möglichst bei einem Versender alle Teile zu bekommen. Und - ich hatte vor, mir besagten Elko an R2, den ich bei dem üblichen OPV Simpel-Mikrofonverstärker mit EInfach-Spannungsversorgung brauche und der für eine tiefe untere Grenzfrequenz "eher größer" sein muß, mal wegzulassen.

Ich weiß, Elkos sind ja garnicht sooo schlecht, aber wenn es geht, versuche ich immer ohne auszukommen, bzw. so wenig wie möglich zu benutzen.
Denn wenn ich mal was Elektronisches repariert habe, waren bis jetzt immer (na gut, war erst 4 mal der Fall) die bösen bösen Elkos Schuld am Ausfall/Problem des Gerätes
Naja, ok, bzw, der Ingenieur, der das Elko nicht korrekt ausgesucht hat, oder der von der Kostenabteilung, der das vom Ingenieur ausgesuchte bessere Elko gegen ein biligeres ersetzt hat


@-3dB
Ich möchte nur ein IC benutzen, weil ich's so simpel wie möglich bauen möchte.

@pelmazo
Also - wenn ich nur einen Kondensator nehme taucht das Problem nicht auf? Das ist ja eine einfache Lösung! Prima!

@KSTR
Warum virtuelle Masse?
1) Mich hat der besagte Kondensator gestört! Und - Ich wollte es einfach mal anders machen!
2) Eigentlich hätte ich auch gerne den Kondensator am Ausgang weggelassen, aber dazu bräuchte ich einen gleichstromgenaueren OPV und der ist garnicht sooo leicht zu finden, wie ich jetzt feststellen mußte.
Aber einen geringen Offset wollte ich auch, weil die Spannungsversorgung nur 9V beträgt, das Ausgangssignal kann schonmal 1V rms und mehr betragen. Der OPV benötigt auch etwas headroom, was dann bei nachlassender Batterie schnell zu Problemen führen kann, wenn der Offset größer wäre. Bei 1V Offset z.B. (kann bei der Verstärkung von 100 schon zusammenkommen) könnte ich schnell Ärger bekommen. Auch wenn da noch etwas "Platz" ist, nehmen je nach OPV die Verzerrungen zu, wenn man sich mit dem Signal der Spannungsversorgung zu sehr nähert.

Das mit den Polen und so weiter muß ich mir noch mal zu Gemüte führen. Ich habe schon vorher darüber gelesen, aber leider noch nicht verstanden und so verstehe ich leider leider auch nur teilweise, was Du schreibst.
Am Ende machst Du so einen Vorschlag wie Pelmazo, dass ich nur einen Kondensator von + nach - nehmen soll: Dann ergeben sich die Probleme nicht?
Und R9 könnte ich natärlich verändern/weglassen, auf einer Seite über Virtuelle Massen habe ich diese Schaltung gefunden, aber mit einem 1k WIderstand anstatt 47R, der aus. Ich dachte

Und diese Schaltung, die Du beschrieben hast, wollte ich auch noch aufbauen. Dabei wollte ich auch mal einen "richtig schlechten" Elko benutzen und sehen, ob die Verzerrungen merklich zunehmen.
Die Version mit der virtuellen Masse sieht meßtechnisch garnicht so schlecht aus.

Grüße,
Dominique

Hi,
Vor ab, ich bin Student der E-technik und muss eine Frage in einem Laborbericht beantworten, die lautet "Erzeugung Virtueller Massen für den OPV" nun habe ich die Schaltung (kleine von beiden) von Dominique per Google gefunden und ich dachte mir das könnte evt die Antwort sein!

Die beiden 220k widerstände sind ja klar, um die Spg symetrisch aufzuteilen und an VGND kann ich dann präzise und unabhängig von der Belastung an +-V, ein Potential mittig der Batteriespg. abreifen! Soweit dazu, nur die Funktion des 1k Wiederstands (R3) entzieht sich mir. Kann mir evt. jemand helfen?

Gruß
Crashtimer

Dominique,
ob der Zirkus in einem oder zwi ICs statt findet is' wurscht!
Bei Batterie-Betrieb bitte beachten, ein Dual-Op oder ein
zweiter, verbraucht mehr Strom.

probiere bitte die obige Schaltung mit R9=0.
Ausserdem einen C am IN+ von U2 oder IC2
(wieso X2? X sind meist Steckverbinder)

Es ist sinnvoll etwa 10u/Tantal zwischen V+ nach GND und
V- nach GND einzubauen. Dann muss es funktionieren,
bzw. sonst ist irgendwo anders in deinem Aufbau ein Fehler.

Nebenbei, der eigentliche Virtual-GND-Punkt wird durch R7,
R8 erzeugt, der OP macht nur 'ne Impedanzwandlung,
liefert aber nicht beliebige Ströme.
Wenn man es komplizierter möchte:
http://sound.westhost.com/project43.htm

p.s.
für Op-Freunde:
www.ti.com slod006b

Crashtimer schrieb:

Soweit dazu, nur die Funktion des 1k Wiederstands (R3) entzieht sich mir.

Die entzieht sich mir auch. Setzt nur unnötig den openloop-Ausgangswiderstand hoch und je nach Last die Leerlaufverstärkung herunter, was bei bzw durch kapazitive Last man je gerade nicht haben will. An 1k würden bei lächerlichen 10mA Strom auch bereits 10V abfallen wollen, es aber nicht schaffen, weil bloß im allerbesten Fall 4.5V Hub drin sind, an 9V. Fazit: Weglassen!

Und darauf achten, das der Output nicht kapazitiv belastet wird (bzgl der eigenen Versorgung, sonst schwingt's u.U.). Also nur einen C über der ganzen Versorgung, nicht einzeln zu dieser "Masse". Sind weitere OPs mit extra Versorgungsanschlüssen im Spiel, darf man diese schon nach dieser Masse abblocken, WENN vor den Ablock-C noch jeweils 22R oder so in Reihe liegen. Diese R (parallelgeschaltet) sieht dann auch der virtuelle Massetreiber in Serie zu den Abblock-Cs, was OK ist.

Generell ist das Konzept oft weder notwendig noch bringt es wesentliche Verbesserungen (denn eine Brückenschaltung ohne Signal auf einer Seite belastet das Signal nur zusätzlich mit Rauschen und Klirr). Hochohmiges kann man auch direkt an den Spannungteiler hängen, und speziell wenn dieser auch massiv mit Kondensatoren gelockt ist (etliche uF) dann auch Lastströme, ausser DC halt. Das die Versorgung dann evtl. etwas driftet spielt wegen der Versorgungsunterdrückung der OPs keine wesentliche Rolle.

Grüße, Klaus

Kay* schrieb:

(wieso X2? X sind meist Steckverbinder)

In SPICE: X für SubCircuit.

Es ist sinnvoll etwa 10u/Tantal zwischen V+ nach GND und V- nach GND einzubauen.

Naa, eben nicht, volle kapazitive Last, nix gut. Wie gesagt, es ist eine aktive Brückenschaltung wo eine Seite halt nur ein DC-Signal bekommt, eben Ub/2. Einz.B. positiver Ausgangsstrom fließt aus dem einen OP raus und in den Ausgang des anderen (der die "Masse" macht) hinein und aus dessen -Versorgung wieder raus, und über die Batterie und den Kondensator über dieser wieder zurück zur +Versorgung des ersten Op, und von da wieder durch den Ausgang usw... StromKREIS halt.

Kleiner Tip: Solche Schaltungen (oder eigentlich immer und alle) OHNE Massesymbole zeichnen, damit man zwangläufig die kompletten Stromkreise zeichnen muss und sie damit auch bewusst sieht. "Masse" ist immer (d.h. auch sonst in jeder anderen Schaltung) ein rein virtuelles Gedankenkonstrukt für Menschen, die Elektronen kümmert das aber nicht. Alte Schaltpläne hatten z.B. keine Massesymbole...

Grüße, Klaus