Integrator OPV

Ivan P. Gast #4423015
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Hallo Leute!

Ich habe hier einen Integrator mit OPV und meine Simulation. Der gelbe 
Verlauf ist die Eingangsspannung und der rote Verlauf ist die 
Ausgangsspannung . Ich verstehe nicht warum ich gleich am Anfang, am 
Ausgang eine Spannung habe wo aber noch keine Eingangsspannung anliegt. 
Könnt ihr mir bitte bei diesem Problem helfen ich wäre euch sehr 
dankbar.


Grüße

Pavky
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Marian Persönliche Seite #4423089
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Schau dir mal den Arbeitspunkt (.op) der Schaltung an, der wird schon 
falsch sein. Ein kleiner Widerstand parallel zu C1 schließt die Schleife 
um U1 auch für die Berechnung des Arbeitspunktes, sodass die 
Ausgangssituation der .trans-Analyse halbwegs hinhaut.


Was die drei Vorposter alle mit den Spannungsquellen haben weiß ich 
nicht, die sind jedenfalls ok.
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Ivan P. Gast #4423120
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Vielleicht habe ich einen Fehler in der Formel bei mir ergab das 
Integral = 2 , die Ausgangsspannung sollte -10 V betragen durch diese 
Informationen kam ich dann auf R und C , meine Frage wäre ob die 
Berechnung des Integrals richtig ist.
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Philipp C. Persönliche Seite #4423193
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Bei deinem Integral dort fehlt das +c0. Dem Integrator ist irgendein DC 
Offset egal (was ja auch korrekt ist als Integrator).

Dieses DC Offset kommt wie Marian schon schrieb aus der 
Arbeitspunktberechnung. Schau mal ob Du irgendwo Anfangswerte definieren 
kannst. In LTSpice gibt es dafür .ic so könntest Du das Potential eines 
beliebigen Netzes auf 0 zwingen.

Der hier erwähnte Input Bias Current spielt bei 50mA Eingangsstrom nicht 
mal bei einem uA741 eine Rolle. In der Realität wird die Schaltung aber 
aufgrund des großen Stroms so nicht funktionieren.

i = 1V / 20R = 50mA
Das über 2s gibt 100mC und die erzeugen in 10mF Deine 10V

Reduziere doch mal die Ströme auf sinnvolle Werte. Ggf. wird in dem 
uA741 Modell mehr berücksichtigt, als Du gerade möchtest.
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Frank Gast #4424026
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Darüber hinaus ist die Kondensatorladung undefiniert.
Darüber hinaus gibt es zwei weitere Probleme:
1.) R2 ist viel zu klein
2.) C1 ist viel zu groß
Der 741 kann weder 1.) noch 2.) und auch kaum ein anderer OPV.

C1 sollte so klein wie möglich sein, bis 100 pF gibt es keine Probleme, 
darüber muß man das Datenblatt des OPV genau studieren.
Bei R1 gilt größer als 10 kOhm gibt es keine Funktionsprobleme, darunter 
muß man das Datenblatt des OPV studieren (üblicherweise warden die 
Fehler/Einschränkungen  bei 600 Ohm, 2 KOhm und 10 KOhm spezifiziert).

Wird R2 allzu groß gibt es zwar in der Simulation keine Probleme aber in 
der Praxis (wegen Leckströmen).

Ja und die eine Spannungsversorgung ist falsch herum wie bereits von den 
Kollegen erkannt wurde.
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Der Andere Gast #4424044
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Frank schrieb:
> C1 sollte so klein wie möglich sein, bis 100 pF gibt es keine Probleme,
> darüber muß man das Datenblatt des OPV genau studieren.

??? Dann hätte kein Analogrechneraufbau in den 70ger Jahren je 
funktionieren dürfen.
Man braucht halt ein Kondensator mit kleinem Leckstrom und man muss 
natürlich vor Beginn der Integration einen definierten Anfangswert 
nehmen.

Ausserdem ist es natürlich grober Unfug einen 741 mit miesen Werten und 
bipolaren Eingängen als Integrator zu nehmen. Auch wenn es nur für die 
Simulation ist.
Da nimmt man einen OP der dafür geeignet ist, also einen OP07 oder OP77 
oder OPA 111 bzw. die moderneren Nachfolger dazu.
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Philipp C Gast #4424056
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Frank schrieb:
> C1 sollte so klein wie möglich sein, bis 100 pF gibt es keine Probleme,
> darüber muß man das Datenblatt des OPV genau studieren.

Mit 100pF werden die Zeiten aber extrem klein. Und mit welcher 
Begründung sollte der OP Probleme mit zB 1µF haben?

Frank schrieb:
> Bei R1 gilt größer als 10 kOhm gibt es keine Funktionsprobleme,

Hier kommen dann die Eingangsströme ins Spiel die immer problematischer 
werden, je größer der Widerstand wird.

Frank schrieb:
> Ja und die eine Spannungsversorgung ist falsch herum wie bereits von den
> Kollegen erkannt wurde.

Ist sie nicht, wie auch schon erwähnt wurde. Schau doch mal auf's 
Vorzeichen der negativen Versorgung.


Der Andere schrieb:
> Da nimmt man einen OP der dafür geeignet ist, also einen OP07 oder OP77
> oder OPA 111 bzw. die moderneren Nachfolger dazu.

Vielleicht sogar gar nichts bipolares.
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Lutz V. #4424155
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Die gezeigte Schaltung (Miller-Integrator) kann in der Simulation 
einwandfrei nur mit IDEALEM OPV arbeiten. Jedes realistische Modell (und 
natürlich jedes reale Bauteil) beinhaltet nicht-ideale Eigenschaften, 
die ohne Gleichspannungs-Gegenkopplung die Findung des gewünschten 
Arbeitspunktes verhindern. Dabei spielen Offset-Spannung und 
Offset-Strom die Hauptrolle.
Beim µA741 ist es priomär der Eingansoffset, der - auch ohne 
Einganssignal - eine Ausgangsspannung erzeugt.
Folge: Die gezeigte Integratorschaltung kann sinnvoll nicht ohne 
Gleichspannungs-Gegenkopplung betrieben werden.
Das kann erfolgen durch Einsatz als Baugruppe innerhalb einer 
stabilisierenden Über-Alles-Schleife (Filter, Oszillator) oder eben 
durch einen "ausreichend" großen Parallelwiderstand im 
Gegenkopplungszweig.
Dabei meint "ausreichend": Kompromiss zwischen "klein genug", um den 
Ausgangsoffset in akzeptablen Grenzen zu halten und "groß genug" um die 
Hauptaufgabe der Schaltung (Integration) nicht zu stark zu stören, denn 
dadurch wird die Schaltung zu einem Tiefpass erster Ordnung, der nur 
eingeschränkt als Integrator wirken kann.
Inder Praxis wählt man oft einen Widerstand in der Größenordnung 
(100...1000)*R2.

Nachtrag_1: Soll der Integrator - auch bei korrektem Arbeitspunkt - 
nicht in die Begrenzung laufen, sollte das Eingassignal symmetrisch zu 0 
V sein.

Nachtrag_2: Wenn das ganze nur eine Siumulationsaufgabe ist, würde ich 
das Modell eines IDEALEN OPV nehmen.
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