Fragen zum Operationsverstärke < Elektrotechnik < Ingenieurwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 13:52 Fr 15.03.2013 | | Autor: | Paivren |
Hey Leute,
habe Probleme beim Verstehen des Operatiosnverstärkers, bzw. der Grundschaltungen, in denen dieser verwendet wird. Wär cool, wenn mir jemand helfen kann.
Bsp. Invertierender OP:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210141.htm
1)Der Op verstärkt ja die Differenz zwischen den Spannungen an + und -. Wie kann denn aber durch ein einzelnes Kabel eine Spannung anliegen? Muss man sich das so vorstellen, dass eine Spannungsquelle an einem Pol geerdet ist, und der andere Pol in den OP führt? Wäre der Ausdruck "ein Potential liegt an" dann nicht treffender?
2)Wozu dient [mm] R_{2}, [/mm] bzw. wie funktioniert diese "Rückkopplung"?
Man hat eine Spannung [mm] U_{a} [/mm] am Ausgang und [mm] U_{e} [/mm] am Eingang, und durch die Rückkopplung vermischen sich diese irgendwie?
Gruß
Paivren
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 22:10 Fr 15.03.2013 | | Autor: | chrisno |
> ....
> 1)Der Op verstärkt ja die Differenz zwischen den
> Spannungen an + und -. Wie kann denn aber durch ein
> einzelnes Kabel eine Spannung anliegen? Muss man sich das
> so vorstellen, dass eine Spannungsquelle an einem Pol
> geerdet ist, und der andere Pol in den OP führt? Wäre der
> Ausdruck "ein Potential liegt an" dann nicht treffender?
Wenn von einer Spannungsdifferenz die rede ist, ist damit klar, dass die anliegenden Spannungen das gleiche Bezugspotential haben. Das mit dem einzelnen Kabel versteh ich nicht, was meinst Du damit?
In der Schaltung ist das Potential Null dich klar markiert.
> 2)Wozu dient [mm]R_{2},[/mm] bzw. wie funktioniert diese
> "Rückkopplung"?
> Man hat eine Spannung [mm]U_{a}[/mm] am Ausgang und [mm]U_{e}[/mm] am
> Eingang, und durch die Rückkopplung vermischen sich diese
> irgendwie?
Wie sollen sich Spannungen "vermischen"?
Rechne für konkrete Werte. Es sind zwei Spannungen, zwischen diesen zwei Widerstände, dann kann man den Spannungsabfall über den einzelnen Widerständen berechnen.
Was passiert, wenn so am Punkt S nicht 0 V herauskommt? Dann kennst Du die Spannung an den Eingängen des OP und damit auch die Ausgangsspannung. Betrachte das einmal für den Fall [mm] $U_S [/mm] > 0$ und für den Fall [mm] $U_S [/mm] < 0$
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 23:01 Fr 15.03.2013 | | Autor: | Paivren |
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> Wenn von einer Spannungsdifferenz die rede ist, ist damit
> klar, dass die anliegenden Spannungen das gleiche
> Bezugspotential haben. Das mit dem einzelnen Kabel versteh
> ich nicht, was meinst Du damit?
> In der Schaltung ist das Potential Null dich klar
> markiert.
Ich glaube ich bin einfach durcheinander, was die Begriffe angeht.
Ein Kabel führt ja zu - und von der Erde eine Leitung zu +.
Zwischen denen wirkt die "Spannungsdifferenz [mm] U_{d}".
[/mm]
Wäre der Begriff "Potentialdifferenz [mm] U_{d}" [/mm] nicht treffender?
Immerhin hab ich an Minus ja ein Potential und an Plus das Nullniveau. Dazwischen liegt die Potentialdifferenz, also die Spannung [mm] U_{d}. [/mm] Was mit "Spannungsdifferenz" gemeint ist, habe ich nicht verstanden, aber ich glaube, ich kapier es jetzt.
Wenn man von der Masse ausgeht, ist das Potential von beispielsweise 5 V, die oben an Minus liegen, ja auch gleichzeitig die Spannung 5V, weil 5V-0V=5V. Deswegen kann man hier genauso gut sagen, dass an Minus eine Spannung anliegt, nicht ein Potential, und dass [mm] U_{d} [/mm] eine Spannungsdifferenz ist.
Korrigier mich, wenn ich falsch liege.
> Wie sollen sich Spannungen "vermischen"?
Ja keine Ahnung, im Internet steht immer: Die Ausgangsspannung wird auf die Eingangsspannung zurückgeführt. Was das konkret heißt, weiß ich nicht. Addition?
> Rechne für konkrete Werte. Es sind zwei Spannungen,
> zwischen diesen zwei Widerstände, dann kann man den
> Spannungsabfall über den einzelnen Widerständen
> berechnen.
> Was passiert, wenn so am Punkt S nicht 0 V herauskommt?
> Dann kennst Du die Spannung an den Eingängen des OP und
> damit auch die Ausgangsspannung. Betrachte das einmal für
> den Fall [mm]U_S > 0[/mm] und für den Fall [mm]U_S < 0[/mm]
Ist S nicht immer der "virtuelle Nullpunkt" mit Potential 0V?
Denn dann kann man die Ausgangsspannung ja quasi am oberen Widerstand ablesen...
Btw sry für meine mangelnden Basiskenntnisse in dem elektrotechnischen Bereich, aber im Studium hatten wir da noch gar nichts drüber und werden trotzdem im Praktikum ins kalte Wasser geschmissen.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 09:54 Sa 16.03.2013 | | Autor: | Infinit |
Hallo Paivren,
bei diesen Schaltungen geht man immer von einem idealen OP aus und der hat die folgenden Eigenschaften:
A) Er verstärkt mit einem Verstärkungsfaktor von Unendlich, so dass zwischen dem Minus- und dem Pluseingang des OP keine Spannungsdifferenz auftaucht.
B) Sein Eingangswiderstand ist unendlich hoch, es fließt also in keinen seiner beiden Eingänge ein Strom rein.
Für Dein Beispiel hast Du recht, S ist hier die virtuelle Masse und das liegt einfach daran, dass zwischen den OP-Eingängen keine Spannungsdifferenz liegt, das muss aber keineswegs immer so sein.
Die Eingangs- und die Ausgangsspannung der Schaltung lässt sich mit jeweils zwei Maschenumläufen bestimmen. Dazu kommt noch eine Knotengleichung, nämlich die für den Punkt S. Durch den unendlich hohen Eingangswiderstand des Minuseingangs des OP kann kein Strom dort hineinfließen. Der Strom, der von Ue geliefert wird, fließt also über R1 und dann komplett über R2. Damit hat man dann, zusammen mit den beiden Maschengleichungen einen Ausdruck für das Verhältnis von Ua zu Ue.
Hier sind die beiden Maschengleichungen:
[mm] U_e = I_e \cdot R_1 [/mm] und
[mm] U_a = - I_e \cdot R_2 [/mm]
Hier wurde bereits ausgenutzt, dass der Strom, der durch R1 fließt, auch durch R2 fließt.
Wenn Du nun die zweite Gleichung durch die erste dividierst, bekommst Du sofort einen Ausdruck für das Verhältnis von Ausgangs- zu Eingangsspannung.
Wenn ihr im Studium noch keine Maschen- und Knotengleichungen hattet, ist sowas natürlich nur sehr schwer nachzuvollziehen.
Viele Grüße,
Infinit
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 13:34 Sa 16.03.2013 | | Autor: | Paivren |
Hallo, danke für deine ausführliche Schilderung, damit habe ich den Invertierer jetzt verstanden.
Ausgehend davon werde ich nun mal schauen, ob ich auch den Nicht-Invertierer, Integrierer und Differenzierer verstehe. Das sind die vier Grundschaltungen, die wir kennen müssen.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 13:55 Sa 16.03.2013 | | Autor: | Infinit |
Hallo Paivren,
dann viel Erfolg dabei. Das von mir geschilderte Prinzip ändert sich dabei nicht, solange man die Charakteristika des idealen OP berücksichtigt, kommt man mit Maschen- und Knotengleichungen ganz gut ans Ziel.
Viele Grüße,
Infinit
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