Den Gleichtaktbereich eines Verstärkers auf ±425 V erweitern

Der in Bild 1 abgebildete Schaltungstipp zeigt, wie sich der Gleichtaktspannungsbereich des Differenzverstärkers A1 (AD629) auf einen Wert von ±425V erweitern lässt. Über die Widerstände R1 und R2 wird die Gleichtakteingangsspannung gemessen. Die gemessene Spannung wird invertiert und mit dem Operationsverstärker A2 (AD8671) heruntergeteilt. Dabei gilt: G = –R3/(R1 || R2). R1 und R2 müssen große Werte haben, um die Belastung am Operationsverstärker A2 zu minimieren.

Dieses Signal wird an die Referenzpins des Differenzverstärkers A1 angelegt. Es wird invertiert, so dass es gegenteilig zur Gleichtakteingangsspannung agiert, die Spannung an den Knoten 1 und 2 senkt und den Gleichtaktbereich des Systems erhöht…

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Preiswerter, differenzieller Video-Empfänger

Infotainment- und sichtgestützte Sicherheitssysteme für Fahrzeuge verlangen preiswerte und leistungsfähige Video- Empfänger, um Signale von Rückfahrkameras, Unterhaltungssystemen auf Rücksitzen und anderen externen Videoquellen zu verarbeiten. Bild 1 zeigt einen differenziellen Empfänger mit geringem Stromverbrauch, der den Operationsverstärker ADA4851 nutzt, um ein differenzielles Composite-Video-Signal in ein unsymmetrisches Signal zu wandeln und dabei Gleichtaktspannung und Rauschen zu entfernen. Gleichzeitig erfolgt eine AC-Entkopplung des Eingangs, um einen Kurzschlussschutz zu erhalten…

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Verlustarmer, automatischer Polwender mit minimalem Aufwand

Beim „Energy harvesting“, dem Anzapfen kostenloser Umgebungsenergie zum autarken Betrieb von Sensoren und Ähnlichem, stehen häufig nur sehr kleine Spannungen von größenordnungsmäßig 1 V zur Verfügung, die von einem Aufwärtswandler noch auf gebräuchliche Werte von 3 oder 5 V konvertiert werden müssen. Wenn zur Energiegewinnung eine mechanische Bewegung oder Temperaturdifferenz ausgenutzt wird, tritt oftmals erschwerend ein häufiger Richtungs- und damit Polaritätswechsel hinzu, wie es in Bild 1 beispielhaft für einen Thermoelektrischen Generator (TEG) dargestellt ist…

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Beleuchtungen bei Dämmerung automatisch einschalten

Straßenlampen sowie Not- und Sicherheitsbeleuchtungen müssen bei einsetzender Dämmerung automatisch einschalten. Der Widerstandswert eines Fotowiderstands oder anderer lichtempfindlicher Widerstände (LDR) ändert sich mit der Helligkeit. So reduziert sich der Widerstand eines LDR von mehreren MOhm bei Dunkelheit auf einige Hundert Ohm bei hellem Tageslicht. Damit kann zwischen einer oder zwei Glühlampen, direktem Sonnenlicht und kompletter Dunkelheit sowie allen anderen Lichtsituationen dazwischen unterschieden werden…

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Boost-Regler weit über die spezifizierte Spannung nutzen

Für höhere Spannungen sind solche Regler allerdings nicht einsetzbar. Dann nutzen Entwickler normalerweise die Variante aus einem Controller mit externem FET oder einen Hochspannungs-Boost-Regler. Beide Lösungen sind im Vergleich zum einfachen Aufwärtsregler teurer…

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Leitfaden: Verstärkungsfehler bei Operationsverstärkern

Die High-Speed-Experten warnen dabei häufig davor, Analogbausteine einzusetzen, die für die vorgesehene Anwendung zuschnell sind. Dementsprechend versucht man es zuerst einmal mit einem Verstärker, dessen Grenzfrequenz knapp über der Maximalfrequenz des zu verarbeitenden Signals liegt…

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Differenzieller Verstärker mit präziser Pegelanpassung

Bei der Verarbeitung von Signalen mit Spannungen von ±10 V oder mehr werden A/D-Wandlern oft Verstärker vorgeschaltet. Dies dämpft die Signale und verhindert eine Sättigung der Wandlereingänge. Bei Signalen mit hoher Gleichtaktspannung wird häufig ein differenzieller Verstärker verwendet.

Wie gut ein differenzieller Verstärker eine Gleichtaktspannung unterdrückt, richtet sich nach der Anpassung der Widerstandsverhältnisse R1/R2 und R3/R4. Je besser die Anpassung ist, desto höher ist die Gleichtaktunterdrückung  (CMR)…

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Einpoliges Mikrofon an differenziellen Eingang anschließen

können Störungen in das Signal eingekoppelt werden. Umgehen lässt sich dies mit „symmetrischen“ Leiterbahnen. Entwickler von Audiosystemen mit Mikrofonen stehen oft vor der Herausforderung, die Signale sauber und unverfalscht verarbeiten zu müssen. Die meisten Mikrofonsignale sind relativ schwach und haben meist nur Pegel im Bereich von wenigen Millivolt…

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Serie: Eigenrauschen in Operationsverstärkern

Teil 1: Einführung und Überblick über statistische Methoden

Rauschen ist die Ursache für Qualitätsverluste bei Audiosignalen und für Fehler bei Präzisionsmessungen. Für Entwickler von Leiterplatten und elektrischen Systemen ist es hilfreich zu wissen, mit welcher Art Rauschen sie im ungünstigsten Fall bei ihren Schaltungsentwürfen rechnen müssen und welche Verfahren zur Rauschreduzierung oder welche Messmethoden existieren. Eigenrauschen in Operationsverstärkerschaltungen – Teil 1

Teil 2: Einführung in das Operationsverstärkerrauschen

Ziel der Rauschuntersuchung bei Operationsverstärkern ist, anhand von Informationen aus dem Datenblatt den Spitze-Spitze-Wert des Ausgangsrauschens eines OPV zu berechnen. Dazu werden Formeln verwendet, die für die einfachsten OPV-Schaltungen gelten. Bei komplizierteren Schaltungen verschaffen sie eine grobe Vorstellung von dem zu erwartenden Ausgangsrauschen. Eigenrauschen in Operationsverstärkerschaltungen – Teil 2

Teil 3: Widerstandsrauschen und Berechnungsbeispiele

Im vorangegangenen Teil der Artikelreihe haben wir ein Verfahren entwickelt, um die Spektrale Dichte des Rauschens, die wir aus einem Produktdatenblatt entnommen haben, in Rauschquellen in einem Operationsverstärkermodell umzurechnen. Der vorliegende Artikel erklärt, wie man mit diesem Modell das Gesamtrauschen am Ausgang einer einfachen Operationsverstärkerschaltung berechnen kann. Eigenrauschen in Operationsverstärkerschaltungen – Teil 3

Teil 4: Einführung in die SPICE-Rauschanalyse

Nachdem im dritten Teil dieser Artikelreihe eine einfache OPV-Schaltung mit manuellen Verfahren untersucht wurde, folgt nun die SPICE-Analyse. In Teil 4 zeigen wir, wie das Makromodell des Operationsverstärkers das Rauschen exakt simuliert. Eigenrauschen in Operationsverstärkerschaltungen – Teil 4

Teil 5: Einführung in die Rauschmessung

In den Teilen 3 und 4 wurde das Rauschen in Operationsverstärkerschaltungen erst manuell und dann mit Hilfe von TINA SPICE untersucht. Die Ergebnisse lagen dicht beieinander. Im Teil 5 werden Geräte zur Rauschmessung vorgestellt. Eigenrauschen in Operationsverstärkerschaltungen – Teil 5

Teil 6: Beispiele für die Rauschmessung

Im fünften Teil dieser Artikelserie wurden unterschiedliche Geräte zur Rauschmessung (Oszilloskope und Spektrumanalysatoren) vorgestellt. Teil 6 beschreibt anhand von Beispielen, wie die Geräte zur Messung an den in Teil 3 und Teil 4 beschriebenen Schaltungen verwendet werden. Eigenrauschen in Operationsverstärkerschaltungen – Teil 6

Teil 7: Rauschen im Verstärker

In diesem Kapitel werden die grundlegenden physikalischen Beziehungen erörtert, die das Eigenrauschen eines Operationsverstärkers bestimmen. Es wird erläutert, welche Kompromisse der IC-Entwickler zwischen Rauschen und anderen Parametern des Operationsverstärkers eingehen muss. Außerdem wird erklärt, wie anhand typischer Datenblattangaben Maximalwerte (bei Raumtemperatur und höherer Temperatur) abgeschätzt werden können. Eigenrauschen in Operationsverstärkerschaltungen – Teil 7

Display- und Tastatur-Hinterleuchtung mit LEDs einfach steuern

Display- Hinterleuchtungen, die bei Tageslicht zu schwach oder nachts zu stark sind, werden von Benutzern oft als störend empfunden. Ähnlich unerfreulich ist es, wenn sich die LED-Helligkeit bei einem Ortswechsel sehr schnell ändert. Um Strom zu sparen und den Anwenderkomfort zu verbessern, sollte man Funktionen zum Ermitteln der Helligkeit des Umgebungslichts (ALS, Ambient Light Sensing) implementieren. Dies ist jedoch nicht trivial…

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