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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik OPV Funktion


Autor: gast (Gast)
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Hallo,

ich versuche gerade das Verhalten von OPV-Schaltungen nachzuvollziehen 
und hätte paar Fragen.

Nichtinvertierenden OPV:
Wenn ich eine Spannung anlege, dann ist Ud= Eingangsspannung => ud+ =Ue 
und ud- =OV.
Der OPV beginnt zu verstärken. Er verstärkt solange bis an R2 die 
gleiche Spannung wie an Ud+ ist. Wenn R1=0 ist dann ist Ua=Ue, wenn 
beide Widerstände gleich groß sind dann ist Ua doppelt so groß wie Ue.
Wenn an Ud- (die Spannung an R2) gleich ist wie die Spannung an Ud+ dann 
bleibt die Verstärkung so eingestellt.
Verstärkt er linear bis er die Spannung erreicht oder schwingt er sich 
ein bzw. wie verläuft die Einstellung.

MfG

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Idealerweise folgt der der Differenz direkt, ohne zu schwingen. Die 
Näherung ans Ergebnis ist in der 'Rise time' od.äquiv. beschrieben.

Autor: gast (Gast)
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>Idealerweise folgt der der Differenz direkt,

Wie meinst du das. Ideal kann ja der OPV der differenz nicht folgen. 
Somit muss es sich dem Wert annähern.


Wie ist es beim invertierendem OPV?

Wie groß ist Ud?
Ist Ud = Ue oder Ud = Ue-Ur1.

Ud=-Ue
Wie funktioniert das jetzt genau mit der Rückkopplung, wie stellt sich 
der gewünschte Wert ein?

MfG

Autor: HildeK (Gast)
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Es wäre jetzt hilfreich, einen Schaltplan zu haben, auf den du dich 
beziehst. Was z.B. ist Ur1?
Generell kann man sagen, egal welche Schaltung du nimmst, der OPA ist 
bestrebt, die Eingangsdifferenzspannung zwischen +Ue und -Ue zu Null zu 
machen.

Autor: gast (Gast)
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http://www.mikrocontroller.net/articles/Operations...

R1=R3 => Ur1=Ur3

>Generell kann man sagen, egal welche Schaltung du nimmst, der OPA ist
>bestrebt, die Eingangsdifferenzspannung zwischen +Ue und -Ue zu Null zu
>machen.

Das ist mir klar. Ich versuche nur nachzuvollziehen wenn ich einen 
Sprung anlege wie sich der OPV verhält  bzw. wenn ich einen 
invertierenden OPV mit 2 Widerständen habe wie sich die Spannung 
einstellt. Denn mit 2 Widerständen kann ich ja jede beliebige 
Verstärkung einstellen.
Da interessiert mich der Verlauf wie der OPV anhand der Widerstände die 
Verstärkung ausgibt.

Wozu braucht man beim inv. OPV einen Widerstand am Ud+ gegen Masse.

Autor: Ich (Gast)
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"Wozu braucht man beim inv. OPV einen Widerstand am Ud+ gegen Masse."

Damit sich die Ausgangsspannung auch auf Masse bezieht 
(Differenzverstärker).

Autor: HildeK (Gast)
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>>Generell kann man sagen, egal welche Schaltung du nimmst, der OPA ist
>>bestrebt, die Eingangsdifferenzspannung zwischen +Ue und -Ue zu Null zu
>>machen.

>Das ist mir klar. Ich versuche nur nachzuvollziehen wenn ich einen
>Sprung anlege wie sich der OPV verhält  bzw. wenn ich einen
>invertierenden OPV mit 2 Widerständen habe wie sich die Spannung
>einstellt.
Wohl doch nicht klar - oder ich verstehe deine Fragen einfach nicht.
Ich beziehe mich auf das erste Bild (a) in 
Operationsverstärker-Grundschaltungen
Zwischen Eingangsspannung Ue und Ausgangsspannung Ua sind die beiden 
Widerstände R3 und R4. Der Operationsverstärker wird nun den Ausgang so 
einstellen, dass an dem Knoten zwischen den Widerständen Null Volt 
anliegen (besser: die Spannung, die an Ue+ anliegt - die ist in dem Bild 
aber 0V). Das ist ein Spannungsteiler aus R3, und R4, hier aber mit zwei 
angeschlossenen Spannungsquellen, Ue und Ua.
Je nach Wahl dieser Widerstände muss nun der Ausgang Ua mehr oder 
weniger negativ werden. Beispiel:
wenn R4 = 2*R3 ist, dann muss Ua = -2*Ue sein, damit an dem Knoten 0V 
sind.

Du kannst das aber auch anders betrachten:
Der Knoten zw. R3 und R4 liegt virtuell auf Masse, d.h. er hat 0V. 
Demnach fließt ein Strom Ue/R3 durch R3 und muss auch durch R4 fließen, 
da der OPA-Eingang sehr hochohmig ist. Also wird an R4 die Spannung 
R4*Ue/R3 abfallen. Das geht aber nur, wenn Ua = -Ue*R4/R3 ist.

Autor: gast (Gast)
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>Der Operationsverstärker wird nun den Ausgang so
>einstellen, dass an dem Knoten zwischen den Widerständen Null Volt
>anliegen

Das ist der Punkt. "
>"Der Opv  W I R D  nun den Ausgang...".
Mich interessiert das Verhalten bevor zwischen den Widerständen Null 
Volt anliegen bzw. wie der OPV das einstellt.
Soviel ich weiß ist der OPV ein Regler. Jeder Regler braucht eine 
gewisse Zeit bis er sich einschwingt.
Mich interessiert jetzt das Verhalten wo Ud != 0 bzw. wie sich der OPV 
Verhält bis Ud==0.

Autor: Michael M. (michaelm)
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Moin,
gast schrieb:
> Mich interessiert das Verhalten bevor zwischen den Widerständen Null
> Volt anliegen bzw. wie der OPV das einstellt.
> Soviel ich weiß ist der OPV ein Regler. Jeder Regler braucht eine
> gewisse Zeit bis er sich einschwingt.
> Mich interessiert jetzt das Verhalten wo Ud != 0 bzw. wie sich der OPV
> Verhält bis Ud==0.
Als Stütze stell Dir eine Wippe odr Balkenwaage vor:
Auf beiden Seiten ist ohne Belastung die gleiche Masse, sodass das 
System (theoretisch) im Gleichgewicht ist. In der Mitte (Achse) stehst 
Du und bildest zusammen mit der Wippe den OP. Dir als aktivem Teil hat 
man natürlich vorher gesagt, dass es Deine Aufgabe ist, die Brücke im 
Gleichgewicht zu halten.
Legt nun jemand auf die eine Seite ein Gewicht, kommt das System aus dem 
Gleichgewichtszustand. Also greifst Du ein, indem Du die 
gegenüberliegende Seite mit Deiner Hand belastest, und zwar so stark, 
bis das Gleichgewicht gerade wieder hergestellt ist. Die von Dir 
aufgebrachte Energie vergleiche mit dem Betriebsstrom des OP. Die Kraft, 
mit der Du ausgleichen musst, ist vergleichbar dem Ausgangsspannungshub. 
Deine Reaktionsgeschwindigkeit ist die 
Schnelligkeit/"Anstiegsgeschwindigkeit" des OP.

Grüße Michael

Autor: HildeK (Gast)
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>Soviel ich weiß ist der OPV ein Regler.
Der OPA ist ein Verstärker, genauer ein Differenzverstärker mit sehr 
hoher (Leerlauf-)Verstärkung. Man rechnet idealisiert sogar mit v gegen 
unendlich.
Du kannst ihn in einer Regelschaltung einsetzen, a priori ist er aber 
kein Regler.

>Jeder Regler braucht eine
>gewisse Zeit bis er sich einschwingt.
Auch der OPA braucht eine gewisse Zeit, bis er seinen Ausgang von einem 
Spannungswert zum anderen bewegen kann. Dies ist aber bestimmt von der 
Halbleiterdimensionierung im Inneren. Verantwortlich sind hauptsächlich 
die parasitären und gewollten Kapazitäten (Frequenzkompensation) und 
Induktivitäten des Halbleiters, der Zuleitungen und der Beschaltung. 
Äußerlich kann man z.B. die Slew-Rate bestimmen, die dann aussagt, wie 
schnell sich ein Ausgang bewegen kann, wenn eingangs ein Sprung anliegt. 
Angaben dazu findet man in jedem Datenblatt.
Und je nach innerer und äußerer Dimensionierung kann er einem Sprung 
schneller oder langsamer folgen und auch überschwingen.

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