PWM-Signal mit OPV um 2 verstärken

Hallo,
bin neu in dem Gebiet OPV´s.
Habe eine (wrsl.) einfache Frage.
Ich möchte ein 0-5 Volt SIgnal auf 0-10V DC verstärken.
Hierzu wird ein OPV Schaltung verwendet.
Grundsätzlich kamen mir zwei Schaltungstypen in den Kopf.
1. Ein aktiver Tiefpass (nichtinvertierend)
2. Ein nichtinvertierender Verstärker
1und2.jpg
Allgemein:
ich will das ganze mit einer Frequenz von 50 Hz betreiben und mit dem Dutycycle die Ausgangsspannung bestimmen.

Zu 1.
Ich habe Schwierigkeiten die Bauteile zu bestimmen.
da für V=Ue/Ua[TEX]\frac{U_{a} }{U_{e} }= \frac{ R_{2}}{R_{1} } *\frac{1}{j*w*C_{1}*R_{2}+1} [/TEX] gilt, habe ich V =2, R2 sowie R1 = 10kOhm gewält.
Das ganze nach C umgestellt und ich bekomme ein C von -15nF heraus.
Das Ausgangssignal verhält sich aber komplett anders.

Zu 2.
Ich habe einfach R1=R2, da[TEX]\frac{U_{a} }{U_{e}}= 1*\frac{R2}{R1} [/TEX] gewhält.
Wie groß müsste ich hier meinen C dimensionieren?
Ich habe hier Schwierigkeiten, das ganze zu dimensionieren, da ich nicht verstehe, wie ich auf einen guten Mittelwert des Eingangssignals komme.

Sind grundsätzlich beide Lösungswege möglich?

Vielen Dank!
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
Ja:
Bei der oberen Schaltung würde ich den C1 weglassen
und wenn du Angst vor´m Pfeifen hast,
durch einen 100p zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang ersetzen.

Die untere Schaltung verstärkt nur dann um 2, wenn du den R1 doppelt so groß wie den R2 machst
und dann invertiert die natürlich das Signal.
Den C1 lass weg (79n sind eh schwierig zu bekommen)
und wenn du Angst vor´m Pfeifen hast, ersetz den durch einen 100p.
 
Wenn das PWM Signal gefiltert werden soll und du 0 bis 5V auf 0 bis 10V verstärken willst, dann nimmt man am besten einen nicht invertierenden Verstärkung. D das RC-Glied soll aus der PWM eine Gleichspannung machen. Das RC-Glied sollte sinnvollerweise direkt an den Eingang.
Generell ist die Genauigkeit der Ausgangsspannung nicht genauer als die 5V der PWM.
Wenn man auf die negative Versorgung verzichtet, dann muss ein Rail to Rail Opamp verwendet werden und man muss damit leben, dass statt 0V die Ausgangsspannung halt eingige 10mV sein kann.
Wenn es genau sein und langzeitstabil, dann muss der Kondensator ein Folienkondensator sein, also kein Elektrolytkondensator.
Die Abblockkondnesatoren an der Versorgungsspannung habe ich für die Simulation nicht eingezeichnet. Die sind aber in der realen Schaltung notwendig.

Tipp: Ein Schaltplan ist wie eine Visitenkarte. Deshalb soll der ansprechend aussehen.

upload_2018-8-27_12-14-57.png
 
Super, vielen Dank euch beiden für die Ratschläge.
Ich habe vor, es mit dem Sallen key filter zu versuchen, weil ich mit dem OPV etwas rumexperimentieren will.
Mir ist aufgefallen, dass meine zweite Schaltung ein reiner Integrierer ist.
Da ich ein rein positives Signal habe, kann der Wert gar nicht gemittelt am Ausgang anliegen, da sich die Flächen auf bis zu 10VDC aufaddieren und anschließend dort bleiben.

Nun versuche ich mich mal ein bisschen am Sallen key Filter.

Vielen Dank euch, hat mir auf jeden Fall Verständnis gebracht!!
 
Hi derSchwarzepeter,
sorry für meine späte Antwort.
Ich meine nur, dass mir aufgefallen ist, dass ich schon einen Integrierer habe.

Ein PWM-Signal zu integrieren würde an meiner Stelle meiner Meinung nach ja auch kein Sinn machen.
Da sich die Ausgangsspannung so ziemlich direkt auf die maximal verstärkbare Ausgangsspannung annähern würde und dort auch bleibt.
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
Ein PWM-Signal macht AUSSCHLIESSLICH dann Sinn, wenn´s zum Schluss integriert wird.
Die Ausgangsspannung strebt auch nicht unbedingt der maximalen Ausgangsspannung zu,
sondern ergibt sich aus der Spannung und dem Puls-Pausenverhältnis.
Nur damit ist es möglich, trotz SCHALTENDEN Halbleitern (damit minimale Verlustleistung)
fein differenzierbare ANALOGE Zwischenwerte auszugeben.
(Beispiel: moderne Sinus-Wechselrichter oder Class-D-Verstärker für Hifi)
 
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