Spannungsstabilisierende Schaltung

anwanhu schrieb:
> Mir leuchtet es nicht ganz ein, warum sich am nichtinvertierenden
> Eingang des OPV immer die gleiche Spannung einstellt, wie am
> invertierenden Eingang.

Grundprinzip eines OPV: seine Verstärkung wird als (ideal) unendlich
angenommen, sodass er jegliche Spannungsdifferenz an seinen
Eingängen zu einer beliebig hohen Ausgangsspannung verstärkt.

Zusammen mit einer passenden Gegenkopplung regelt er damit den
Ausgang entsprechend nach.

Beim realen OPV ist die Verstärkung zwar nicht mehr unendlich, aber
immer noch 10000 und mehr, sodass die reale Spannungsdifferenz zwischen
seinen beiden Eingängen geringer ist, als du mit der Zahl deiner
Nachkommastellen in der Simulation darstellen kannst.

anwanhu schrieb:
> Ich bin der Meinung, dass zBsp durch eine kleinere
> Spannung am eingang (9V) der Strom Ic durch den pnp-Transistor
> kurzzeitig kleiner wird. Dadurch ist der Strom durch den Spannungsteiler
> kleiner, woraus resultiert, dass am OPV+ kurzzeitig eine kleinere
> Spannung abfällt. Da OPV+ nun kleiner OPV- ist, geht der Ausgang des OPV
> gegen Masse, wodurch die Spannung an der EB-Strecke des pnp-Transistors
> größer wird. Aus diesem Grund muss nun ein größerer Strom Ic fließen.
> Das bewirkt, dass sich am OPV+ wieder 1,5V einstellen und die Spannung
> am Ausgang konstant gehalten wird.
>
> Ist diese Überlegung richtig?

Ja.

anwanhu schrieb:
> Das bedeutet aber doch, dass die Spannung am Ausgang des OPV gegen die
> Versorgungsspannung geht (zBsp 12V). Wie können dann über der EB-Strecke
> 743mV abfallen, wenn Eingangsspannung und Ausgangsspannung des OPV
> gleich wären?

Ja, die Anschlüsse für den invertierenden und nichtinvertierenden
Eingang des OPV sind falsch herum gezeichnet.  War mir vorhin noch
gar nicht aufgefallen.

anwanhu schrieb:
> Jörg Wunsch schrieb:
>> Beim realen OPV ist die Verstärkung zwar nicht mehr unendlich, aber
>> immer noch 10000 und mehr, sodass die reale Spannungsdifferenz zwischen
>> seinen beiden Eingängen geringer ist, als du mit der Zahl deiner
>> Nachkommastellen in der Simulation darstellen kannst.
>
> Mir ist klar, dass die Differenzspannung eines OPV aufgrund einer sehr
> hohen Verstärkung gegen 0 geht. Für das aufgeführte Beispiel heißt es
> also, dass beispielsweise am OPV+ eine geringfügig höhere Spannung
> vorliegen muss als am OPV- (OPV+=1,5000000001; OPV-=1,50).

Ja. Damit die Schaltung im Gleichgewicht bleibt, darf der OPV-Ausgang 
nur ein bisschen um 11.3V pendeln.

> Das bedeutet
> aber doch, dass die Spannung am Ausgang des OPV gegen die
> Versorgungsspannung geht (zBsp 12V).

Nein, wieso? Durch die Gegenkopplung geht der Ausgang genau auf den 
"richtigen" Wert. Wenn die Spannung am OPV-Ausgang zu hoch oder zu 
niedrig wäre, würde der Regeltransistor weiter zu- oder aufsteuern und 
die Ausgangsspannung würde sich entsprechend ändern. Da nun aber die 
Ausgangsspannung zum OPV zurückgeführt wird, kann der OPV seinen Ausgang 
genau passend nachregeln.

Ein idealer OPV erreicht dann durch die unendliche Verstärkung, daß 
beide Eingänge auf der gleichen Spannung liegen. Bei einem realen OPV 
bleibt eine kleine Abweichung, wobei die Ausgangsspannung des OPV im 
Sollzustand bestimmt ob die Differenz positiv oder negativ ist.

> Wie können dann über der EB-Strecke
> 743mV abfallen, wenn Eingangsspannung und Ausgangsspannung des OPV
> gleich wären?

Sind sie ja nicht. Die Bedingung für den stabilen Zustand ist, daß 
beide Eingänge des OPV die gleiche Spannung haben. Über die 
Ausgangsspannung wird da gar keine Aussage gemacht.


Jörg Wunsch schrieb:
> die Anschlüsse für den invertierenden und nichtinvertierenden
> Eingang des OPV sind falsch herum gezeichnet.  War mir vorhin noch
> gar nicht aufgefallen.

Nein, das paßt schon. Der Regeltransistor arbeitet ja in 
LDO-Konfiguration.

anwanhu schrieb:
> aber strebt der OPV denn nicht gegen einen Grenzwert

Wenn man ihn gegenkoppelt, nicht: man baut dann einen analogen
Regelkreis auf, der genau das vermeidet, dass er an einen der beiden
„Anschläge“ in die Sättigung läuft.

Axel Schwenke schrieb:
> Nein, das paßt schon. Der Regeltransistor arbeitet ja in
> LDO-Konfiguration.

OK, hast Recht.

anwanhu schrieb:
> Ich denke die Anschlüsse sind richtig herum gezeichnet.

ich denke zwar die sind zwar richtig, aber unüblich, es sollte egal sein 
denn der OPV wird sich so einstellen das die Eingangsbedingung passt, 
also das beide Eingänge eine Differenz von möglichst 0V haben. Nur der 
5K nach GND könnte im - Eingang noch nachgerüstet werden das der 
Eingangsstrom kein Offset verursacht.

Durch die Wahl vom PNP Trasi passt es aber, steigt die Ausgangsspannung 
wird also positiver, steigt auch die Ausgangsspannung am OPV weil nicht 
invertierender Verstärker, und damit steigt die Basispannung am 
Transistor in Richtung + (zum Emitter) was aber für den PNP mehr sperren 
bedeutet und somit wieder sinkende Ausgangspannung im Sinne der Regelung 
bedeutet.

Trotzdem mit NPN und invertierender Verstärker wäre es mir lieber, 
Gewohnheit, aber alles passt soweit.

anwanhu schrieb:
> Ich verstehe
> genau diese Stelle der Schaltung nicht. Warum fallen am Ausgang des OPV
> 11,26V ab, bei einer Eingangsspannung der Schaltung von 12V? Natürlich
> ist das die Differenz aus 12V-0,743V, aber strebt der OPV denn nicht
> gegen einen Grenzwert - also entweder Versorgungsspannung oder GND bzw
> VPP-?

Der OPV muss sich so einstellen das seine Eingangsbedingung + und - 
gleich, Differenz 0V sind, der kann gar nicht anders.

Jörg Wunsch schrieb:
> Ja, die Anschlüsse für den invertierenden und nichtinvertierenden
> Eingang des OPV sind falsch herum gezeichnet.  War mir vorhin noch
> gar nicht aufgefallen.

Du musst nicht vergessen, dass in der Regelschleife noch der 
PNP-Transistor geschaltet ist. Dessen Phasenumkehr um 180 Grad wird 
durch Vertauschen der Eingänge aufgehoben.

anwanhu schrieb:
> Warum fallen am Ausgang des OPV
> 11,26V ab, bei einer Eingangsspannung der Schaltung von 12V? Natürlich
> ist das die Differenz aus 12V-0,743V, aber strebt der OPV denn nicht
> gegen einen Grenzwert - also entweder Versorgungsspannung oder GND bzw
> VPP-?

Die Ausgangsspannung strebt gegen einen Grenzwert von 12V, wenn der 
OPamp übersteuert wird oder nicht gegengekoppelt ist, also keine oder 
falsche Beschaltung hat.

Im Normalbetrieb geht die Ausgangsspannung auf den Wert, der die 
Eingangsdifferenz Null ergibt.

E-Spannung ist hier 1,5V. E+ Spannung wird 1,50V, wenn am 
Spannungsteiler oben 6,00V besteht. Dafür muss der PNP soviel 
BE-Spannung haben (0,743mV), dass er am Kollektor gerade 6V erzeugt.

Joachim B. schrieb:
> ich denke zwar die sind zwar richtig, aber unüblich, es sollte egal sein

Durchaus üblich für derartige mit pnp statt npn Längstransistor 
aufgebaute Spannungsregler.


anwanhu schrieb:

>  Wie können dann über der EB-Strecke
> 743mV abfallen, wenn Eingangsspannung und Ausgangsspannung des OPV
> gleich wären?

Die 743 mV fallen deswegen da ab, da sonst der Si-Bip.Transistor nicht 
aufgesteuert würde. Und das Aufsteuern erledigt der OPv Ausgang.

Und weil es noch niemand gesagt hat: das ist eine Prinzipschaltung.
In der Praxis würde man das nicht so bauen. Einerseits fehlt jegliche 
Strombegrenzung für den Basisstrom des Regeltransistors. Zum anderen 
wird die Schaltung schwingen wie Hölle, weil der Regeltransistor 
Verstärkung in die Regelschleife einbringt, die kompensiert werden muß.

Für das prinzipielle Verständnis ist das zwar irrelevant. Aber man 
sollte sich nicht der Illusion hingeben, daß die Schaltung auch wirklich 
funktioniert.