Sehr geehrte Elektronik-Experten!
Ich habe ein R-2R-Netzwerk an den Ausgängen von 2 4-bit-Binärzählern angeschlossen. Am Ausgang des R-2R-Netzwerks ist ein Operationsverstärker 741 als Impedanzwandler angeschlossen.
Eigentlich müsste am PIN 6 des OP-Verstärkers eine dem Binärwert der Zählerausgänge äquivalente Gleichspannung anstehen.
Tatsächlich Steht dort ei Rechteckimpuls.
Was kann ich falsch gemacht haben?
Danke für etwaige Hinweise.
Ich hätte gerne eine Skizze meiner Schaltung übermittelt.
Leider weiß ich nicht ob und wie das geht.
harry-75
Hallo!
Ohne die Schaltung zu sehen, ist das schwer zu sagen. Falls dein R-2R-Netz eine saubere Ausgangsspannung liefert, wäre denkbar, dass der OpAmp aus internen oder externen Gründen eine negative Rückkopplung auf diesen Eingang gibt, was zum Schwingen führt.
Hallo sweber!
Danke für die Antwort.
Anbei die Skizze meiner Schaltung.
![R2R-Netzwerk|690x411]
(upload://jeqXvpXHiG6DcK5TEiKtOBGJFw8.jpeg)
Gruß harry_75
Wow, das mal ein handgezeichneter Schaltplan!
Mich wundert zunächst mal der Transistor. Der wird mit 5V an der Basis versorgt, was er nur deshalb verträgt, weil der Eingang Pin 14 hochohmig genug ist. Zieht der denn genug Strom, um die Spannung runter zu ziehen, wenn der Transistor nicht leitet? Ich hab auf die Schnelle nichts zur Charakteristik von Pin14 gefunden. Da du offensichtlich ein Oszi hast, kannst du prüfen, ob da alles mit rechten Dingen zugeht?
Ich hätte eher nen PNP mit Widerstand gegen Masse genommen.
Nebenbei: Im Datenblatt steht, dass die Flipflops in den ICs natürlich nicht synchron arbeiten können, und es zu Glitches beim Schalten kommt. Das würde am Ende zu Spannungspulsen im 3,5kHz-Takt führen, aber nicht zu Rechtecken.
Ansonsten sehe ich nichts auffälliges.
Kannst du dir die Spannung am R/2R-Ausgang angucken?
Wenn du von Rechteck sprichst… Ist das gleichförmig? Wie ist sie Amplitude? Und hängt die Frequenz mit den 3,5kHz am Eingang zusammen?
Meine unmaßgebliche Meinung:
Da wo an deinem R-Netzwerk die Masseanschlüsse gezeichnet sind gehören die Ausgänge der Binärzähler hin.
Und der Spannungsabgriff an das letze und nicht das vorletze Glied der Kette.
1 Like
Öh…
Ja natürlich!!!
Q6 ist entweder 0V oder 5V, weil vom IC so getrieben. Und das mit 1/128 der ursprünglichen Frequenz und einem glatten 50:50 Tastverhältnis.
Die Tomaten wachsen dieses Jahr aber sehr dick.
Ich reiche mir selbst mal ein t nach, und noch eins: t
Eigentlich schade, dass man solche Peinlichkeiten nach Ablauf der Korrekturfrist nicht mehr vertuschen kann.
Moin,
Ganz einfach, die 20 k Widerstände gehören unten nicht auf Masse, sie gehören an die Ausgänge des Zählers, siehe https://homepages.uni-regensburg.de/~erc24492/R2R-DAC/R2R-DAC.html
(Bildquelle: (https://homepages.uni-regensburg.de/~erc24492/R2R-DAC/R2R-DAC.html)
Du hast jetzt den Ausgang Q6 direkt auf den Impedanzwandler verdrahtet, dazu sind alle weiteren Ausgänge parallel (über die anderen R) daran gekoppelt. Der OpAmp kann also nur den Zustand von Q6 ausgeben, eine Spannungsteilung gibt es dort einfach nicht.
-Luno
Hallo, Berndt54!
Danke für den Hinweis.
harry_75
Werter Lunochod!
Die 20 KOHM - Widerstände sind genau dort angeschlossen, wo sie hingehören.
Schaltung entnommen aus demTabellenbuch-Elektronik von W.Benz, PHeinks, L.Starke.
Was die Ausgangsspannung des R-2R-Netzwerks betrifft, so ist ´mir bedauerlicherweise in der Skizze ein Fehler unterlaufen.
In der Realität wird die Spannung am Ende des R-2R-Netzwerks (Q7) abgegriffen.
Gruß harry_75
I
Moin,
Sie gehören an die Ausgänge des Zählers, nicht an GND, siehe https://homepages.uni-regensburg.de/~erc24492/R2R-DAC/R2R-DAC.html
Dann mach bitte mal ein Foto davon.
Wie soll dort eine Spannungsteilung entstehen, wenn Q7 direkt zum OpAmp geht?
Egal, deine Schaltung ist falsch. Du darfst auch gerne im Tietze-Schenk nachsehen oder Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/R2R-Netzwerk, es gibt verschiedene Varianten davon. Allen ist gemeinsam, dass die 2R wechselnd beschaltet werden müssen und nicht fest verdrahtet sind.
Aus https://de.wikipedia.org/wiki/R2R-Netzwerk#Erläuterung
Erläuterung
Erläuterung R2R-Netzwerk
Im Folgenden wird als Lastwiderstand RL = 2R angenommen und davon ausgegangen, dass nur ein Umschalter auf +Uref steht und alle übrigen auf Masse. Wie man sieht, beträgt der Gesamtwiderstand rechts und links vom Knoten jeweils 2R (gelb unterlegt), sodass sich der über S1 auf den Knoten zufließende Strom I in die beiden Teilströme 0,5 I aufteilt. Dem nächsten weiter rechts stehenden Knoten fließt somit der Strom 0,5 I zu, der sich wieder in die beiden Teilströme 0,25 I teilt. Dies setzt sich mit jedem weiteren Knoten fort. Der Schalter S1 bewirkt somit über RL den Strom 0,125 I, S2 bewirkt (wenn er auf +Uref steht) 0,25 I und S3 bewirkt 0,5 I. Wenn entgegen der Annahme mehrere Schalter gleichzeitig auf +Uref stehen, überlagern sich die von den einzelnen Schaltern herrührenden Ströme. Von den Schaltern aus gesehen hat das Netzwerk den Widerstand 3R, somit ist der über den Schalter fließende Strom I = Uref / 3R. Damit lässt sich der über RL fließende Strom und die Ausgangsspannung Ua berechnen.
Egal, mach, wie du möchtest, wenn du mir nicht glaubst.
-Luno
Boah, den habe ich seit dem Studium noch im Regal, hat jemand Interesse daran? 
10. Auflage … hat inzwischen bestimmt antiquarischen Wert! 
16. Auflage kostet immerhin 99,99. Hat damals 148 DM gekostet, pöse Inflation!
Moin,
Ich hab die 11. und völlig neu und überarbeitet, da war auch ein Datenträger drin. 
-Luno
Ich habe nur den Staub obendrauf weggepustet, möglicherweise ist bei mir auch ein Datenträger dabei.
1 Like
Hallo, Lunochod!
Nun, ich habe meine Schaltung, wie in Deiner Antwort angegeben, geändert.
Und es funktioniert!
Anbei ein Foto des falschen Netzwerks.
Die Ausgangsspannung des Widerstandsnetzwerks zeigt nun erwartungsgemäß einen sägezahnförmigen Verlauf, da ja nach der höchsten Binärstelle der Zähler diese wieder bei 0 beginnen.
Die Lehre daraus: Auch Beiträge in Fachbüchern können fehlerhaft sein.
Ein Problem habe ich in diesem Zuammenhang noch, falls ich dir nicht auf die Nerven falle:
Ich bin daran gescheitert, die Verstärkung des nachgeschalteten, als NICHTINVERTIERENDEN Verstärkers verwendeten OP (Impedanzwandlung) einzustellen. Außerdem wollte ich den Fußpunkt des Sägezahns ganz gegen Null legen.
Besten Dank für Deine Bemühungen.
harry_75
1 Like
Hi!
Du wirst den Fußpunkt nicht auf 0V bekommen, denn dafür muß der OpAmp seine untere Versorgungsspannung, also hier 0V ausgeben können.
Und das können die wenigsten OpAmps. Im Datenblatt des 741 findest du die Info, dass bei +/-15V Versorgung und einer Last von 10kOhm ein „Voltage Swing“ von +/-14V möglich ist, da fehlt also ein Volt. Letztlich liegt das daran, dass der Ausgang über je einen Transistor an der negativen und positiven Versorgungsspannung hängt, da also noch der CE-Übergang zwischen hängt.
Mögliche Auswege sind:
- OpAmp wählen, der seine Versorgungsspannung ausgeben kann. Der englische Begriff dafür ist Rail-to-rail
- Negative untere Versorgungsspannung, so dass die 0V nicht mehr gleich der unteren Spannung ist.
Was nun die Verstärkung angeht: Deine Schaltung hat ne Verstärkung von 1:1. Willst du mehr, geht ein Spannungsteiler zwischen Ausgang und GND, mit der „geteilten“ Spannung dann an den Eingang.
Hallo, sweber!
Danke für deinen Beitrag.
harry_75
Moin,
Perfekt, Fehler gefunden!
Das Problem des Ausgangs des OpAmp kannst du lösen, indem du ihn mit einer etwas höheren Versorgungsspannung versorgst (rund 2 Volt mehr). Ob du bei 0 Volt auf exakt und genau 0 Volt erhältst, ist ein Thema für sich, denn auch die HC93 machen nicht zwangsläufig exakt 0 Volt am Ausgang, wenn sie dort Low haben.
Ansonsten, wie schon von @sweber vorgeschlagen wurde, nimm einen rail-to-rail, der sowohl am Eingang als auch am Ausgang das schafft. Oder bau eine symmetrische Spannungsversorgung mit mindestens ± 7 Volt auf, dann spielt rail-to-rail keine Rolle.
-Luno