OP als Differentiator

[r***@gmail.com]

Hallo zusammen,
ich habe einen Operationsverstärker als Differentiator an einem
Funktionsgenerator angeschlossen.

Mich hat gewundert, dass beim differenzieren eines Dreiecksingals kein
sauberes Rechtecksignal rauskommt, sondern dass bei jedem 'Sprung' sich
das Signal _einpendelt_. Auch beim differenzieren vom Rechtecksignal,
wo ich eigentlich nur kurze Impulse erwartet habe, konnte ich das
beobachten.

Wie kommt das zustande?
Wieso kann der OP nicht sauber differenzieren?

Vielen Dank für eure Hilfe und noch ein schönes Wochenende.

--- Daniel

[Norbert Hahn]

Post by r***@gmail.com
Hallo zusammen,
ich habe einen Operationsverstärker als Differentiator an einem
Funktionsgenerator angeschlossen.

Wie heißt denn der Käfer? Wie beschaltet?

Post by r***@gmail.com
Mich hat gewundert, dass beim differenzieren eines Dreiecksingals kein
sauberes Rechtecksignal rauskommt, sondern dass bei jedem 'Sprung' sich
das Signal _einpendelt_. Auch beim differenzieren vom Rechtecksignal,
wo ich eigentlich nur kurze Impulse erwartet habe, konnte ich das
beobachten.

Du hast Überschwingen und Einschwingvorgänge entdeckt. Willkommen in
der realen Welt!

Post by r***@gmail.com
Wie kommt das zustande?

Das passen vielleicht einige Kapazitäten nicht zusammen. Solange
keine Details zur Schaltung vorliegen, kann man wenig sagen.

Post by r***@gmail.com
Wieso kann der OP nicht sauber differenzieren?

1. Die Anstiegsgeschwindigkeit des OP ist begrenzt und damit ist eine
obere Grenzfrequenz vorgegeben.

2. Die maximale Verstärkung ist endlich.

3. Der Aufbau der Schaltung muss genügend sauber sein.

4. Die beobachteten Überschwinger können auch im Zusammenwirken mit
dem Anschlusskabel des Oszilloskops entstehen, können also auch
Messfehler sein.

Norbert

[Gottfried Gössl]

Post by r***@gmail.com
Hallo zusammen,
ich habe einen Operationsverstärker als Differentiator an einem
Funktionsgenerator angeschlossen.
Mich hat gewundert, dass beim differenzieren eines Dreiecksingals kein
sauberes Rechtecksignal rauskommt, sondern dass bei jedem 'Sprung' sich
das Signal _einpendelt_. Auch beim differenzieren vom Rechtecksignal,
wo ich eigentlich nur kurze Impulse erwartet habe, konnte ich das
beobachten.
Wie kommt das zustande?
Wieso kann der OP nicht sauber differenzieren?
Vielen Dank für eure Hilfe und noch ein schönes Wochenende.
--- Daniel

Guten Sonntag-Morgen!

Op-Verstärker haben vom Eingang zum Ausgang eine Signal-Laufzeit
von 10-50 nsec, da geschieht schon mal nichts. Da kann man auch
Einschwingzeit dazu sagen. Aber dann funzt das schon.

C über den über den Rückkopplungs-R nicht vergessen, zB 22 pF,
entsprechend R*C für obige Zeit.

Gruß Gottfried

[Rafael Deliano]

Deutlich zuwenig für Realname.

Post by r***@gmail.com
ich habe einen Operationsverstärker als Differentiator
Wieso kann der OP nicht sauber differenzieren?

Jedes Lehrbuch wird verraten, daß das nicht die
empfohlene Schaltung ist:

----C-----+----R---+
| |
+-| - \ |
| >-+----
GND-| + /

Während das kein ideales Verhalten ermöglicht:

----C--R2-+----R---+
| |
+-| - \ |
| >-+----
GND-| + /

Für die sinnvolle Dimensionierung von R2 muss man nichtnur
die Werte von C und R sondern auch den OP-Typ kennen.

MfG JRD

[recapture]

schonmal vielen Dank für Antworten, ich habe hier den Singalverlauf
mal hochgeladen, damit ihr seht was ich gemeint habe. Die Frequenz lag
so bei 200Hz.
Loading Image...
(Die Qualität vom Bild ist leider ziemlich schlecht, sorry)

---Daniel

[Daniel H]

Guten Abend zusammen,

ich hab nochnmal die Schaltung nachgebaut und dabei folgende Bauteile
verwendet:
C = 1µF
Rr = 10kOhm
û = 4V

Beim OP handelt es sich um einen SFC2741C (der soll auch einem ULN2151D
entsprechen)

Signalverlauf
http://bombing-out.de/files/temp/signalverlauf.jpg

Beim Conrad meinte man, dass der Dreieckspannungsverlauf hohe
Frequenzen enthält und da der OP eine Grenzfrequenz hat, kommt es zu
diesem Phänomen!?

Stimmt ihr dem zu?

viele Grüße aus Köln
---Daniel

[Henning Paul]

Post by Daniel H
Beim Conrad meinte man, dass der Dreieckspannungsverlauf hohe
Frequenzen enthält und da der OP eine Grenzfrequenz hat, kommt es zu
diesem Phänomen!?
Stimmt ihr dem zu?

Gegenfrage, was hatten wir Dir hier geantwortet?

Gruß
Henning (der erfreut ist zu hören, daß beim C*nrad jemand so eine
Antwort geben konnte - Ferienjob eines E-Technik-Studenten?)

[Harald Wilhelms]

Post by Henning Paul
Henning (der erfreut ist zu hören, daß beim C*nrad jemand so eine
Antwort geben konnte - Ferienjob eines E-Technik-Studenten?)

Bei Conrad in BS gibts noch einige Spezis aus alten Völkner-Zeiten,
die sich auch ganz gut auskennen...
Gruss
Harald

[Helmut Schellong]

Re: OP als Differentiator

Scheiße, dauernd denke ich beim Lesen, OP heißt Original-Poster.

[Rafael Deliano]

Immer noch defekter Realname.
Den kann man auch in Fußzeile eintippen und
damit google-Probleme umgehen.

Post by Daniel H
Beim OP handelt es sich um einen SFC2741C

Es wird schlicht ein 741 von Sprague
eventuell Baujahr ca. 1977 ( und damit Lieferant wohl Pollin ) sein.

Jedes bessere OP-Buch erklärt das Problem mit der Grundschaltung:

http://www.embeddedforth.de/temp/dif1.pdf

Wesentlich ist der Bode-Plot auf Seite 5:
* Der ideale Differenzierer ( 1/b ) würde gegen steigende Frequenzen
unbegrenzt ansteigenden Frequenzgang wollen, was technisch unmöglich
ist.
* der OP hat Tiefpaßverhalten mit fallendem Frequenzgang.
Transitfrequenz hier bei 1 MHz ( 1 MHz kann man grob auch für 741
annehmen, soweit spezifiziert wohl 0,4 min und 1,5 typ ).
Das ist die Leerlaufverstärkung ( open-loop gain ) des OP, soviel
kann er maximal ohne Rückkopplung. Unterliegt erheblicher
Fertigungsstreuung.
* in der defekten Grundschaltung ohne R2 schneiden sich beide
Frequenzgänge in spitzem Winkel, was der Stabilität der Schaltung
nicht gut tut.
* in der verbesserten Schaltung mit R2 wird ein kurzer ebener Abschnitt
eingefügt, der den Knick entschärft.
* hier gibt es auch noch eine Schaltung mit C2 die die Bandbreite
einschränkt um das hochfrequente Rauschen zu vermindern. Und hier
darf der scharfe Knick wieder sein:
man liegt nämlich nun völlig unterhalb der Leerlaufverstärkung des OP.
Der Abstand zu dieser sollte ( je nach den Qualitätsvorstellungen
die man hat ) ca. 10dB betragen.

Deutsch, als Ausdruck etwas besser lesbar:
http://www.embeddedforth.de/temp/dif2.pdf
Hat insbesondere auch noch Vorschläge für andere Schaltungsvarianten.

MfG JRD