Opamp-Eingangsspannungsteiler erzeugt falsche Spannung - was könnte die Ursache sein?

... wenn 72 V am 30:1-Spannungsteiler anliegen ...

Es ist nicht 30:1, es ist 31:1.$V_{OUT} = V_{IN} \frac {10k}{200k + 100k + 10k}$.

... Spannung an R1 nur noch 1,727 V ​​statt 2,4 V.

Aber Sie haben einen zweiten Spannungsteiler parallel zu R1. "R1" beträgt jetzt effektiv 7,5 kΩ. Die Spannung an R1 wird sein$V_{OUT} = V_{IN} \frac {7.5k}{200k + 100k + 7.5k} = 72 \times 2.44\% = 1.75 \; V$und die Spannung am nichtinvertierenden Eingang beträgt 2/3 davon = 1,17 V.

Ich denke, es liegt am Bias-Strom ...

Ich denke, es liegt an voreingenommenem Denken ...

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Abbildung 1. Zweiter Versuch von OP.

In den standardmäßigen invertierenden und nichtinvertierenden Operationsverstärkerkonfigurationen passt sich der Ausgang an, bis die Differenz zwischen den beiden Eingängen sehr nahe bei Null liegt. Für die praktische Analyse werden sie wie in Abbildung 1 gezeigt miteinander verbunden. Jetzt ist klar, dass Sie 20k parallel zu Ihren 10k von R1 haben, was 6,67k ergibt.

Wenn Sie die Berechnung erneut ausführen, wird die Spannung an R1 angezeigt$V_{OUT} = V_{IN} \frac {6.67k}{200k + 100k + 6.67k} = 72 \times 2.17\% = 1.56 \; V$

Ihre Schaltung in Frage 2 ist ein bisschen chaotisch und ich glaube nicht, dass ich sie für Sie analysieren könnte. Ich denke, Sie versuchen, einen herkömmlichen Spannungsteiler mit einer Quelle ohne Massebezug zu kombinieren und diese in einen Differenzverstärker einzuspeisen. Ich bezweifle, dass dies notwendig ist.

Abbildung 2. Verwenden Sie einfach den Differenzverstärker selbst.

Wenn Sie beispielsweise R1 und R2 auf 100k und Rf und Rg auf 1k setzen, erhalten Sie einen Differenzverstärker mit einer Verstärkung von 1/100. Ihr 72-V-Eingang an der ursprünglichen Schaltung würde dann einen Operationsverstärkerausgang von 0,72 V ergeben (wenn er so niedrig schwingen kann).

Warum Dinge verkomplizieren?

Ein weiteres Problem, auf das Sie bei Ihrer Schaltung stoßen können, ist der Eingangs-Gleichtaktbereich des Operationsverstärkers.

Bei diesem Gerät darf der Eingang nicht näher als 2,6 V an der positiven Versorgungsschiene liegen, um einen korrekten Betrieb zu gewährleisten. Wenn die Versorgungsschiene 5 V beträgt, entspricht dies 2,4 V relativ zur Masse. Wenn Ihre Versorgungsschiene etwas niedrig ist (sie beträgt nicht genau 5 V), kann die maximale Spannung niedriger sein. Ein typisches Gerät funktioniert besser bis zu etwa 3 V.

Nach den Berechnungen von @Transistor haben Sie einen Spielraum, aber das ist etwas, dessen Sie sich bewusst sein sollten.

Es gibt eine Reihe von Geräten mit verbessertem Gleichtakteingangsbereich - oft als "Rail-to-Rail-Eingänge" bezeichnet - ich mag die LMP7701-Reihe sehr, die eine sehr gute Offset-Spannung, einen extrem niedrigen Bias-Strom haben und mit einer Versorgungsspannung betrieben werden können bis 12v.

Dies ist ein klassischer Fehler, da Sie davon ausgehen, dass Ihre Differenzverstärkerschaltung als hochohmige Last für Ihre Signalquelle und Front-End-Schaltung fungiert. Dies ist nicht der Fall, es gibt einen (relativ) niederohmigen Pfad durch R4 und R9 sowie durch R3 und R8. Dies ähnelt der Art und Weise, wie nicht invertierende Verstärkerschaltungen (wie einfache Spannungsfolger) als hochohmige Puffer wirken, invertierende Verstärker jedoch nicht. Transistor hat die resultierende zusätzliche Spannungsteiler-Mathematik bereits für Sie durchgeführt, aber hier ist ein weiteres Beispiel mit einem Berechnungsvergleich von LTspice und Mathcad für eine invertierende Verstärkerschaltung.

https://eewiki.net/display/Motley/Analog+Bits+-+Analog+Combinator+Circuit+for+Load+Cells#AnalogBits-AnalogCombinatorCircuitforLoadCells-SufferingFromaLackofBuffering

Außerdem bin ich mir nicht sicher, warum Sie überhaupt einen Differenzverstärker verwenden, da Sie sowieso eine Seite mit GND verbunden haben. Ich weiß natürlich nicht alle Details darüber, was Sie versuchen und warum, aber auf den ersten Blick würde ich denken, Sie könnten einfach eine einfachere nicht invertierende Verstärkerschaltung verwenden.