Problem med simpel op amp krets

[DanielNorling]

20180410_194508.jpg

20180413_235208.jpg

Hej
Jag försöker generera en 40kHz signal som jag tänkte driva ett piezoelement med. Jag kört fast och just nu vill jag bara förstå vad jag gör fel, oberoende om min id'e om att driva piezohögtalare med den här kretsen är dålig eller inte.
Jag använder en NE555P krets för att generera en 40kHz fyrkantsvåg, ca 4Vpp centrerad kring 0. Det lyckas jag med. Sedan matar jag en lm741cn med fyrkantsvågen. Operationsförstärkaren är kopplad som en inverterande förstärkare, där förstärkningen enligt skolboken ska vara -R2/R1. R2 är en vridpot 10kOhm. R1 är fast 1kOhm.
Ickeinverterande ingången på operationsförstärkaren är kopplad till nollnivå (jord?), inverterande ingången till fyrkantsvågen, genom R1.
Operationsförstärkaren matas med två 9V batterier, +9V -9: i förhållande till noll.
Utsignalen ur operationsförstärkaren hade jag hoppats skulle ha större amplitud än insignalen, beroende av R2, vara nollcentrerad och inverterad.
Så blir det nästan när förstärkningen är väldigt liten, men flankerna på utsignalen blir inte vertikala. Ju högre förstärkning ju större del blir flank och till sist blir signalen en trekantsvåg när flankerna "ätit upp" platåerna. Om jag fortsätter att skruva upp R2 så lyfter hela signalen från nollan. Max amplitud på utsignalen blir 6Vpp. Jag hade tänkt få något i stil med 15 V peak till peak. Piezohögtalaren är inte inkopplad. Ingen last är inkopplad. Mätdata från oscilloskåp. Kretsen är byggd på breadboard,
Ska det vara pull ups eller pull downs eller filterkondensatorer? Har jag valt komponenter som inte klarar uppgiften? Jag tror att det här är riktigt simpelt, men det hjälper inte mig just nu.

Som sagt så är jag mer intresserad av att förstå vad jag gör/tänker för fel, än att lösningar av typen "lös uppgiften på något annat sätt".

Jag vore väldigt tacksam för hjälp. Jag har brottats med det här alldeles för länge.

mvh

Daniel

[Andax]

De sluttande flankerna beror på sk Slew-rate begränsning. LM741 har typiskt 0.7V/mikrosekund. Dvs det är maximala spänningsändringhastigheten den klarar pga saturering i ingångssteget. Nu ser jag inte skalorna på oscilloskopet men utifrån vad du skriver (40kHz, 6V ut mm) så verkar det stämma.

Tipset är att hitta en bättre op-amp. Titta efter hög slew-rate och rail-to-rail output.

[4kTRB]

Kan du verkligen mata 555 på det sättet?
Det blir väl väldigt låg spänning över 1k motstånden?

[Icecap]

Matningen av 555'an är också ett problem! En "original" 555 drar en hel del ström just när ut-signalen ändrar läge och MÅSTE avkopplas!

En ICM7555 har inte samma problem - men ska avkopplas ändå.

Op-amp'en är av fel typ också - men det framgår ju redan av tidigare svar.

[Mindmapper]

Mata 555 på vanligt sätt mellan +9V och GND.
Modifiera spänningsdelaren så att den har 4,5V i mittpunkten som du låter gå till den icke inverterande ingången på op.
Och avkoppla matningarna.

[DanielNorling]

Tack för svaren!
555an har också betett sig lite konstigt och nu vet jag varför.

Vad menas med "avkoppling" eller avkoppla matningen?

Tack igen

Daniel

[HUGGBÄVERN]

Det långa svaret: https://en.wikipedia.org/wiki/Decoupling_capacitor

[seppoa]

En piezo högtalare är även en kapacitiv last. För att op-ampen skall vara stabil med denna last så måste man ha ett motstånd i serie med högtalaren. Värdet beror på vilken op-amp man använder, brukar stå i databladet. Men 500 ohm - 1 kohm borde vara lämpligt i dom flesta fall

[DanielNorling]

Tack!
Beställt andra op ampar. Snabbare och rail till rail.
Om allt går vägen kan jag kanske göra lite ultraljud under kommande vecka. Med piezo + resistor

Mvh

Daniel

[HUGGBÄVERN]

men vänta nu här lite grann ... kan man inte driva en piezoskrika direkt från 555:an?! Eller köra en singelrail-OPAMP och mata skrikan direkt. Eller köra via en trissa?

Typ så här:

[opampen]

31ea2a056849a492e092e0b1ca8a4c23--pi-projects-arduino-projects.jpg

Så kopplar du op-kretsen! Utsignalen från 555:an kopplar du till ingångskondensatorn 20µF. CA3140 kan ju arbeta med enkel matningsspänning. 741:an kräver +/- matning med mitt nolla.

Kondensatorn 100nF är för att få en frekvensberoende gång så den kan du koppla bort! Du kan även ändra på spänningsdelaren på 2Mohm på +ingången.

[Icecap]

opampen: "741:an kräver +/- matning med mitt nolla."
Nej, verkligen inte! En 741 är en helt vanlig (ganska usel) op-amp som är långt ifrån att vara rail-to-rail och som har dålig slew-rate - men att den måste jobba med ± spänning är skitsnack!

[opampen]

Icecap: Jag vet precis vad 741 är för krets! Gammal och dålig op det är därför jag rekommenderar CA3140! För 741 rekommenderar man i databladet +/- matning. Sen beror det på i vilket sammanhang den används!

[4kTRB]

Vill du att 741 ska hänga med bättre så är nog det enda att
minska amplituden på insignalen rejält. Typ 0.1V t-t men
då får du så klart inte så stor utamplitud.

[DanielNorling]

Jag är beredd att göra mig av med 741an nu när jag förstår vad den inte kan.

Jag tror att jag kommer att behöva minst 20V peak till peak, för den slutliga kretsen och min 555 kan bara matas med 18V absolut max. Så att 555 direkt matar piezon verkar inte aktuellt. Men det kanske finns 555or el liknande som kan driva högre spänningsamplituder?

Skulla man kunna använda en bättre opamp som astabil multivibrator och mata piezon direkt?

Daniel