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Asymmetrische OpAmp-Versorgung mit künstlicher Mitte



Nicht immer gerne will man eine symmetrische Stromversorgung mit sich herum schleppen. Geht es nicht auch einfacher?

Jau, geht. Man teile die einfache Stromversorgung durch zwei (mit zwei gleich großen Widerständen) und schon hat man seine eine Betriebsspannung mit Mitten-Null.

Damit das Mitten-Null nicht von anderen Strömen gestört wird, kriegt es noch einen ordentlichen Kondensator auf Masse. Das unterdrückt jede kleinste Wechselspannung, die auch noch so auf das Mitten-Null einwirken möchte.

Künstliche Mitte bei Verstärker Das ist so eine künstliche Mitte bei einem Mikrofonverstärker mit tausendfacher Verstärkung. Sie besteht aus den beiden 10k-Widerständen und dem 10µF-Elko gegen Masse. Die künstliche Mitte liegt jetzt bei der halben Betriebsspannung (9V), also auf +4,5 V. Damit ist nach der unteren Betriebsspannung von 0 V Platz für -2,5 V Ausschlag, nach oben (9,0 - 0,65) - 4,5 = 3,85 V. Amplituden von bis zu 5 Vpp sind daher möglich, ohne dass der 741 an seine Grenzen stößt.

Man beachte, dass sich nun sowohl die Eingangsspannung als auch der Ausgangsspannungsteiler immer auf dieses Mitten-Null beziehen müssen, damit der OpAmp korrekt funktioniert. Die Mikrofon-Eingangsspannung lenkt jetzt die Spannung an Eingang Pin 3 um +/-5 mV aus, also zwischen 4,503 und 4,495 V. Die Ausgangsspannung zwischen 6,0 und 2,0 V wird um das 1000-fache geteilt und ebenfalls auf die Mittenspannung aufgeprägt, so dass der OpAmp seine Eingangsbrücke ausgleichen kann.

Natürlich müssen wir die Mittenspannung nicht unbedingt auf die Spannungsmitte legen. Nähmen wir einen CA3140 oder einen TL071, wäre das sogar sehr ungünstig, da die im oberen Spannungsdrittel der Versorgungsspannung schlapp machen würden (siehe Dokument über Eingangsschaltungen von OpAmps hier. Hier läge die "Mitte" besser bei 5 V Betriebsspannung irgendwo um die 2 Volt, bei 9 V so um die 3,5 V. Können wir alles per Widerstandsverhältnis auch so einstellen. Bis wir das IC wechseln, dann stimmt alles gar nicht mehr und wir können wieder von vorn anfangen.

©2021 by Gerhard Schmidt