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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Erweiterter Invertierender Verstärker


Autor: Matze (Gast)
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Hallo.

Die Verstärkung eines invertierenden Verstärkers in seiner 
Grundausführung berechnet sich ja durch V = - R2/R1.

Ích muss die Verstärkung einer etwas erweiterten Schaltung berechnen 
(siehe Bild). Wie geht man hier vor um die Verstärkung zu berechnen? Der 
Widerstand r3 hat doch sicherlich Einfluß auf das Ergebnis? Was ist mit 
den Kondensatoren? Kann ich diese ignorieren wenn es darum geht eine 
sinusförmige Spannung zu verstärken?

Autor: Martin O. (ossi-2)
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Wie ideal ist denn laut Aufgabenstellung der OP ?

Autor: Skua (Gast)
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Die Kondensatoren C1 und C2 sorgen für ein Hochpassverhalten.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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M. Ossmann schrieb:
> Wie ideal ist denn laut Aufgabenstellung der OP ?

Das frage ich mich auch. Ist der Opamp hinreichend ideal, kann man die
Hälfte der Bauteile weglassen, und die Schaltung wird dadurch recht
übersichtlich.

Autor: Matze (Gast)
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Die Schaltung soll so aufgebaut werden, vorab soll eben die Verstärkung 
bestimmt werden.

Autor: Elena (Gast)
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Ist das eine echte Schaltung oder nur ein Schulungsprojekt? Wie heißt 
der OPamp?

R3 und C2 ergeben nur Sinn in Spezialschaltungen, ansonsten sind diese 
Bauteile sinnlos!

Auch R4 und C3 haben eher keinen Einfluß auf die Verstärkung, können 
aber zur Stabilität gebraucht werden. Auch hier ist der genaue OPamp 
wichtig zur Beurteilung.

Im Gegensatz dazu hat C1 sehr wohl Einfluß auf die 
Wechselspannungsverstärkung und muß mitberücksichtigt werden.

Autor: Matze (Gast)
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Das ganze dient Schlungszwecken. Die Schaltung soll erst berechnet und 
anschließend aufgebaut und getestet werden.

Der Typ des Op ist erst mal nicht weiter spezifiziert. Sollte ja im 
Prinzip eher nicht so wichtig sein, das es ja nur erst mal darum geht 
eine allgemeine Beziehung zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung 
über die Verstärkung her zu stellen.

Also: UA = V * UE

V ist dabei eben gesucht.

Autor: Elena (Gast)
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>Das ganze dient Schlungszwecken. Die Schaltung soll erst berechnet und
>anschließend aufgebaut und getestet werden.
>
>Der Typ des Op ist erst mal nicht weiter spezifiziert. Sollte ja im
>Prinzip eher nicht so wichtig sein, das es ja nur erst mal darum geht
>eine allgemeine Beziehung zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung
>über die Verstärkung her zu stellen.

Dann sind R3 und C2 wohl ein Fake! Wegen dem virtuellen Nullpunkt am "-" 
Eingang sind diese ohne Strom und können die Wechselspannungsverstärkung 
nur unwesentlich beeinflussen. Auch R4 und C3 haben einen unwesentlichen 
Einfluß auf die Wechselspannungsversärkung. Relevant sind nur R1, R2 und 
C1.

Autor: Matze (Gast)
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Wie muss C1 dann hier berücksichtigt werden?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Matze schrieb:
> Wie muss C1 dann hier berücksichtigt werden?
Der bildet zusammen mit R1 (der dann ja virtuell auf Masse hängt) einen 
Hochpass...

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Die untere Grenzfrequenz berechnet sich wie folgt.

FU = 1/ ( 2*PI*r*C).
FU ist dann die Frequenz bei der die Verstärkung um den Faktor SQR/2 
also 1,414 abgesunken ist. Also ist die Ausgangspannung bei der Frequenz 
nur noch das 0,707fache der anonsten errechneten Verstärkung.

Die Verstärkung der Schaltung errechnet sich wie folgt.

V = R2/R1

R3 und C2 sowie R4 und C3 haben bei einen idealen OP keinen Einfluss.

Bei einen realen OP hängt der Einfluss vom Innenwiderstand des OPs ab.

Ralph Berres

Autor: Martin O. (ossi-2)
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Wenn man R3 klein macht (50 Ohm) und C3 gross (100nF oder mehr)
wirds am Ausgang vermutlich ordentlich rauschen, sofern die Schaltung
überhaupt noch stabil ist.

Wenn man R4 klein macht (einige Ohm) und C3 gross (einige uF) köönte
es sein, dass die Schaltung instabil wird, wenn der Opamp
keine kapazitiven Lasten treiben kann.

Autor: Matze (Gast)
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Ralph Berres schrieb:
> Die untere Grenzfrequenz berechnet sich wie folgt.
>
> FU = 1/ ( 2*PI*r*C).
> FU ist dann die Frequenz bei der die Verstärkung um den Faktor SQR/2
> also 1,414 abgesunken ist. Also ist die Ausgangspannung bei der Frequenz
> nur noch das 0,707fache der anonsten errechneten Verstärkung.
>
> Die Verstärkung der Schaltung errechnet sich wie folgt.
>
> V = R2/R1
>
> R3 und C2 sowie R4 und C3 haben bei einen idealen OP keinen Einfluss.
>
> Bei einen realen OP hängt der Einfluss vom Innenwiderstand des OPs ab.
>
> Ralph Berres


Das heißt also dann, dass die Verstärkung Frequenzabhängig ist? Wie muss 
ich die Frequenz an in die Formel packen, damit ich direkt den 
Zusammenhang zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung in Abhängigkeit von 
der Frequenz bestimmen kann?

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Die Formel für den Frequenzgang von RC-Hochpässen 1. Ordnung findest du
im Netz, z.B. hier:

  http://de.wikipedia.org/wiki/Hochpass

Man kann sie sich aber auch leicht selbst herleiten, wenn man weiß, wie
man mit komplexen Widerständen rechnet.

Jetzt bedarf es nur noch der richtigen Betrachtungsweise, um diese
Formel auf die obige Schaltung anwenden zu können, und schon ist der
Käse ohne viel Rechnerei gegessen :)

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Bei idealem Verstärker:


Ua    jw*C1*R2
-- = -------------
Ue    1 + jw*C1*R1

Wenn der Verstärker nicht intern Frequenzkompensiert ist also die 
minimum Verstärkung des OPs grösser als R2/R1 + 1 ist kann man mit R3,C2 
eine Frequenzkompensation einbauen. Dann sieht der OP eine Verstärkung 
von R2/(R1||R3)+1. Die Verstärkung nach aussen hin dabei trotzdem ca. 
R2/R1

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