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Thema: Signal verstärken

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Signal verstärken

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    Hi,

    ich hatte hier ja schon gepostet, wie mein PWM-Signal verstärken kann, und habe schon eine (für mich) optimale Lösung bekommen.
    Nun hätte ich aber eine zweite Frage, und zwar, wie man das Signal auf der Empfänger-Seite jetzt wieder verstärkt, und zwar auch bestmöglich.
    Dafür habe ich hier noch ein paar LM6132 rumliegen also IC's mit jeweils 2 OP's. Aber ich habe eben nicht so viel Ahnung von der Ansteuerung. Hier im Wiki steht ja etwas darüber, aber immer nur für einen OP. Auf der anderen Seite habe ich hier noch den Plan von den SRF08-Ultraschallmodulen vor mir liegen, nur leider verstehe ich den gar nicht.

    Könnt Ihr mir vielleicht dabei helfen? Oder kann man einfach 2x die positive Verstärkung hintereinander hängen?

    MfG, Ozzy

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Wegen der schon recht hohen Frequenz von Ultarschall sollte man pro OP sehr hohe Verstärkung mehr wählen. Der LM6132 hat eine GBW von ca. 7 MHz. Also ist nicht ganz 200 fache Verstärkung bei 40 kHz möglich. Damit die Verzerrungen nicht zu groß werden sollte man sich auf etwa 20 beschränken. Natürlich kann man 2 Verstärker hintereinanderschalten, man muß aber aufpassen das keine ungewollte rückkopplung vom Ausgang zu Eingang entsteht. Unkritscher ist es dabei wenn der 1. OP als nichinvertierender, der 2. OP als invertierender Verstärker arbeitet. Die Stufen sollten AC gekopplet sein um Offsets nicht weiter zu verstärken.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    @Besserwessi: danke für deine Antwort. Also ist der LM6132 nicht (gut) dafür geeignet? Meinst Du sonst Frequenz auf 20Khz beschränken? Das kann ich ja leider nicht.
    Was ich nur nicht ganz verstehe ist das mit der AC-Kopplung. also einen invertierend, und einen nichtinvertierend, aber wie schalte ich die denn zusammen? Einfach den Ausgang des einen in den einen Eingang des anderen? Und wenn ja, in welcher Reihenfolge?

    MfG, Ozzy

  4. #4
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    Doch, ist er. Du sollst nur Verstärkung mal Frequenz unter 700kHz halten, damit die Kurvenform nicht allzu sehr leidet. Dieser Faktor zehn taucht überall mal wieder auf, wenn Du zB ein Rechteck mit 10kHz verstärken willst und am Ende noch ein Rechteck erkennbar sein soll, sollte die Bandbreite 100kHz betragen.
    Zurück zum Thema: jede Deiner Verstärkerstufen sollte bei 40kHz Signalfrequenz nicht mehr als 17,5x verstärken. In welcher Reihenfolge Du die Verstärker hintereinanderschaltest ist egal, nur wenn Rauschen ins Spiel kommt, macht das was aus (aber dann können wir auch nicht mehr mit "hab ich liegen, will ich verwenden" argumentieren).
    Ob Inversion was bringt oder nicht sei mal dahingestellt, ich habe mir den Phasenverlauf des fraglichen OPV nicht angesehen, aber bei diesem Typen könnte es was bringen.
    Kapazitiv koppeln bedeutet, zwischen die Verstärkerstufen einen Kondensator zu schalten, um die Gleichspannung loszuwerden. Allerdings musst Du hinter dem Kondensator mit einem Widerstand gegen Masse oder Ub/2 (je nachdem, ob Du symmetrische oder asymmetrische Versorgung hast) den DC-Arbeitspunkt wieder herstellen. Wert ist eher unkritisch, muss nur klein genug gegenüber dem Eingangsstrom(/-Widerstand) des OPV sein und groß genug, dass er mit dem Koppel-C keinen Hochpass im Bereich der Signalfrequenz bildet. Aber da kannst Du ja mit dem C entgegenwirken.

  5. #5
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    @shaun: Danke für Deine ausführliche Antwort. Für mich sind das immer noch alles böhmische Wälder...
    Also wenn Du sagst, nicht mehr als 17,5x verstärken: also wenn ich diese Schaltung

    als invertierend nehme, dann darf R4/R3 nicht größer als 17,5 sein, oder? Gibt es denn irgendwelche Widerstandsbereiche, die dafür besonder gut geeignet sind (soundsoviel KOhm)?
    Du schreibst, ich müsse einen Kondensator zwischen die Verstärker schalten, und dahinter einen Widerstand. Hast Du da auch noch einen Tip für?
    Als Spannungsversorgung habe ich 5V aus Akkus. Also muss der Widerstand gegeb Ub/2? Aber was bezeichnest Du denn als Ub/2?

    Vielen Dank noch einmal, Ozzy

  6. #6
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    Wenn man nur 5 V als Versorgung hat, kann man den + Eingang des OP nicht an GND legen, sondern muß da etwa die halbe Spanung = Ub/2 anlegen. Diese halbe Spannung ist dann so eine Art Ersatz Masse.

    Als Wiederstand würde ich R4 = 5 bis 10 kOhm nehmen. Der genaue Wert ist hier nicht so wichtig. Der Kondensator kommt vor R3. 1/ (2*Pi*R3*C) geben die untere Grenzfrequenz des Verstärkers.

  7. #7
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    Hi,

    danke für Deine Antwort, aber so ganz klar ist mir das alles noch nicht.
    Also zuerst die nichtinvertierende Schaltung:

    und danach die invertierende Schaltung:

    Zwischen Ua von b) und Ue von a) schalte ich einen Kondensator. Nur welche Kapazität?
    Und in a) verbinde ich nicht 5+ mit GND, sondern baue einen Spannungsteiler dazwischen, so dass ich auf ca. 2,5V komme, richtig? Müssen beim Spannungsteiler dann nicht R1=R2 sein? und mit wieviel Ohm am besten? Oder hauptsache, die gleichen??? Sorry, dass ich so viel frage, aber mit so etwas kenne ich mich eben nicht so gut aus.

    MfG, und vielen Dank für Eure Geduld, Ozzy

  8. #8
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    Das mir dem Spannungsteiler für den invertierenden Verstärker ist schon mal richtig. Typisch sind 10 bis 100K , ist aber wirklich nicht kritisch.
    Für den nicht invertierenden Verstärker kommt noch ein Widerstand (so groß wie R7) von pin 2 nach + 5 V. R7 und der neue Widerstand sind dann aber wechselstrommäßig parallel und müssen dopplet groß werden wie R7 in der einfachen Schaltung.

    Die Formel für den Koppelkondensator habe ich oben schon geschrieben. Die Grenzfrequenz sollte wohl bei ca. 20 kHz liegen also z.B. R3 = 1 Kohm, C = 8 nF. Ggf auch etwas mehr.

  9. #9
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    Hallo!

    Ich habe versucht (hoffentlich richtig) die Beschreibung von Besserwessi im Code zu skizzieren. Die Bezeichnug der Bauteile ist von mir (nur für eventuelle Diskussion) frei gewählt.

    MfG
    Code:
                          R4                 ___
                          ___             +-|___|--+
                       +-|___|--+         |        |
                       |        |         |  VCC   |
                       |  VCC   |         |   +    |
                       |   +    |         |   | GND|
                       |   | GND|         |  .-.===|
                       |  .-.===|         |R8| | | |
                       |R7| | | |         |  | |---|C5
                       |  | |---|C4       |  '-'---|
                       |  '-'---|         |   |  | |
              C2       |   |  | |    R5   |   +--+ | C3
                   R3  |   +--+ |    ___  | |\|    |
              ||  ___  | |\|    | +-|___|-+-|-\    | ||
      Ein >---||-|___|-+-|-\    | |         |  >---+-||-+---> Aus
              ||         |  >---+-----------|+/      || |
                  VCC  +-|+/      |         |/|        .-.
                   +   | |/|      |          ===       | |<- Eingangs-
                   |   |  ===     |          GND       | |   widerstand
                  .-.  |  GND     |                    '-'   der folgender
                  | |R1|          |                     |    Stufe
                  | |  |          |                    ===
                  '-'  |          |                    GND
                   |   |          |
               +---+---+----------+ <- virtuelle Masse +Vcc/2 (R1=R2)
               |   |
               |  .-.
           C1 --- | |R2
              --- | |
               |  '-'
               |   |
              === ===
              GND GND

  10. #10
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    Hi,

    ich habe das auch noch mal probiert zu zeichnen:

    Ist das so richtig?

    Kannst Du vielleicht auch noch etwas zu R2 und R3 sagen?

    MfG, Ozzy

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