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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Differenzverstärkung vs Differenzspannung


Autor: Felix Heinz (felix83)
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Hallo,

ich hab ne Frage zu der Abbildung im Anhang.
Wir haben einen Elektrometerverstärker zur Verfügung, dessen 
Differenzverstärkung Ad vorhanden ist.
Wenn noch Ad vorhanden ist, dann ist doch die Differenzverstärkung 
endlich! Also realer OP.
Was mich einwenig verwirrt ist die Sache mit Ud 
(Differenzeingangsspannung).
Ist diese hier noch vorhanden, wenn ja, dann kann Ue ja nicht an R1 
liegen. Oder ist Ud=0V, auch wenn Ad vorhanden ist ?

Ich meine er hätte mal gesagt, dass Ad bekannt sei, aber der OPV 
ansonsten ideale Eigenschaften hätte.

Für Ad gegen unendlich würde ich natürlich sagen, dass OP ideal ist und 
somit Ud=0V, also liegt Ue an R1 etc.

ABER was ist mit Ud wenn Ad endlich ist?
Geht das überhaupt?

mfg

felix

Autor: Jens G. (jensig)
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Du meinst, Ue liegt an R2 (nicht R1). Das ist richtig bis auf Ud als 
klitzekleine Differenz zw. beiden. Das ist die Fehlerspannung, die sich 
ergibt, wenn Ad endlich ist (wäre Ad unendlich, könnten wir Ud=0 
bekommen)
Ud multipliziert mit Ad ergibt Ua (zumindest theoretisch).

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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also: ein operationsverstärker ist ein differenzverstärker. mit einer 
negativen rückführung betrieben regelt er sich so aus, dass die 
ausgangsspannung so hoch wird, dass die differenz der eingangsspannungen 
so klein wird, dass die maximale verstärkung des opamps (nicht des 
opamps mit rückkopplung) keine weitere erhöhung der ausgangsspannung 
erlaubt. also die differenz der eingangsspannung wird nicht zu null. 
jedenfalls beim realen OP. jedoch ist diese sehr klein, da die 
verstärkung des ops sehr groß ist. für die obige formel wurde 
angenommen, dass beide eingangsspannungen gleich sind, bei der mittleren 
formel wird am ende angenommen, dass die verstärkung hinreichend groß 
ist, dass der verbleibende restfehler vernachlässigbar klein wird.
für die allermeisten anwendungen sollte das auch ausreichen, da ops oft 
verstärkungen von 10.000 und deutlich drüber haben. also die differenz 
am eingang ist 1/10.000 der ausgangsspannung.

Autor: Helmut (Gast)
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Die Aufgabe ist doch klar.
Du sollst du Ausgansspannung ausrechnen. Dein Verstärker hat die offene 
Verstärkung(Leerlaufverstärkung) Ad. Da wird jetzt nichts angenähert, 
sondern es soll exakt gerechnet werden nach dem unteren 
Ersatzschaltbild.

Autor: HildeK (Gast)
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>Was mich einwenig verwirrt ist die Sache mit Ud
>(Differenzeingangsspannung).
>Ist diese hier noch vorhanden, wenn ja, dann kann Ue ja nicht an R1
>liegen. Oder ist Ud=0V, auch wenn Ad vorhanden ist ?

Bei der Betrachtung muss du die richtigen Dinge vernachlässigen, wenn du 
auf den idealen OPA übergehst.
Zunächst mal ist es so, wie du geschrieben hast. Was in deinem Papier 
jedoch nicht drin steht, ist dass
Ua = Ad * Ud  (1)
ist. Bei der Vereinfachung wegen Ad >> 1 bzw. dem Grenzübergang Ad -> 
unendlich muss die (1) trotzdem erfüllt bleiben. Da du eine endliche 
Ausgangsspannung haben wirst, muss also Ud -> 0 gehen.

Solange Ad endlich groß ist, wird auch Ud vorhanden sein, direkt aus (1) 
ableitbar.

Autor: Felix Heinz (felix83)
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Vielen Dank !

Bei manchen OPV-Aufgaben stell ich mir die Frage - wo wird die Grenze 
zwischen Fiktion(ideale Eigenschaften) und Realität (reale 
Eigenschaften) liegen?!

Autor: Ralli (Gast)
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Es geht doch garnicht darum, Lernende zu verwirren oder in
Sinnkrisen zu stürzen!

Es wird nun mal mit Berechnungsmodellen gearbeitet, die das
Verhalten der Schaltung möglichst einfach und hinreichend
genau berechenbar machen!

Wo die Grenzen liegen, merkt man beim Prüfen des
berechneten Aufbaus! ;-)

Der Rest ist Erfahrung. :-(

Autor: HildeK (Gast)
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>Bei manchen OPV-Aufgaben stell ich mir die Frage - wo wird die Grenze
>zwischen Fiktion(ideale Eigenschaften) und Realität (reale
>Eigenschaften) liegen?!
Naja, zunächst zeigt die ideale Betrachtung häufig sehr schnell ein 
Ergebnis und ist fast immer hinreichend genau. Wenn man an den Grenzen 
der Bauelemente arbeiten muss, ist meist eine reale Betrachtung 
erforderlich. Dann kann man eben mit der vorhandenen Technik noch ein 
wenig mehr erreichen.
Beispiele:
- Operationsverstärker und seine Grenzfrequenz
- schnelle Impulse auf längeren Leitungen
- GHz-Technik
- Messtechnik und Messgerätetechnik
- Auswirkung von Rauschen

So eine Aufgabe soll dir einerseits zeigen, woher die einfachen Formeln 
kommen und andererseits eben auf die Unzulänglichkeiten hinweisen. So, 
dass du im Laufe der Zeit bereits beim Anschauen einer Schaltung 
'spürst', ob man hier gefahrlos zustimmen kann oder ob hier bereits die 
'Dreckeffekte' eine Rolle spielen.

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