Hallo, habe eine Aufgabe, wo ich Kennlinie eines Varistors 8,2V Zeichnen soll, der in eine invertierende OP Schaltung anstelle von R2 geschaltet wird.Dabei ist die Eingangsspannung Ue dreickförmig und ihre spitze-spitze Spannung 20V beträgt.. wie soll man das machen? gibt es dafür irgendwelche Vorgehensweisen? habe nirgendwo im Skript gesehen, wie OP Schaltung Kennlinien einzelner Bauelemente beeinflusst.. Es kann sein dass in Klausur andere Bauelemente vorkommen, gibt es eine allgemeine Regel oder Formel? Danke im Voraus!
Alex S. schrieb: > Hallo, habe eine Aufgabe, wo ich Kennlinie eines Varistors 8,2V Zeichnen > soll, der in eine invertierende OP Schaltung anstelle von R2 geschaltet > wird. Interessant. Ist der R2 der zweite von rechts oder der zweite von links in Deinem oben gezeigten Schaltplan? Fragt sich Harald
Ich gehe mal davon aus, dass du mit R2 den Widerstand in der Rückkopplung meinst, denn leider hast du ja kein Schaltbild angehangen. Eigentlich ist es ganz einfach. Überlege dir was beim OPV passiert. Du hast also eine Eingangsspannung. Am nichtinvertierenden Eingang liegen 0V an. Da der OPV die Differenz zwischen seinen Eingängen versucht zu null zu regeln muss also auch am invertierenden Eingang 0V anliegen. Deine Eingangsspannung muss also über dem Eingangswiderstand (vermutlich R1) deiner Schaltung komplett abfallen. Somit ergibt sich ein Strom zu Uein/R1. Dieser Strom muss nun mit einem gleich großen Gegenstrom durch das Element R2 kompensiert werden, damit am Knotenpunkt die Summe der Ströme gleich null und somit die Spannung dort null ist. Nun kann man sich leicht Überlegen, wie groß die Ausgangsspannung des OPVs sein muss, damit genau dieser Strom fließt. Bei einer Eingangsspannung von null Volt würde also kein Strom fließen in den Eingang der Schaltung fließen, also muss auch kein Gegenstrom erzeugt werden. Der Ausgang des OPVs bleibt also bei null Volt. Jetzt legen wir eine kleine positive Spannung an den Eingang an. Dies führt dazu, dass ein kleiner positiver Strom in den Eingang der Schaltung fließt. Dieser muss nun mit einem gleich großen negativen Strom kompensiert werden. Jetzt kommt die Kennlinie des Bauteil mit in Spiel. (Hier weiss ich allerdings nicht, wie stark der Varistor bei euch idealisiert wurde.) Wann kann den nur dieser kleine Strom fließen? Na, erst dann, wenn die Schwellspannung von -8,2V erreicht wurde. Eine Weitere Erhöhung der Eingangsspannung ändert, bei einem stark idealisiertem Varistor, nichts an diesem Wert,da ab dieser Spannung nahezu jeder Strom fließen kann. Gibt man nun eine klein negative Eingangsspannung vor, so muss ein positiver Strom durch den Varistor zum Knotenpunkt fließen. Wann kann dieser fließen? Na, auch erst ab 8,2V. Eine weitere Spannungserhöhung ändert, auf Grund der Symmetrischen Kennlinie, auch hier nicht an dem Wert von 8,2V. Im Anhang ist die Übertragungskennlinie der Schaltung zu finden. Die blaue Kurve stellt den stark idealisierten Varistor da, während die rote Kennlinie einen realen Varistor darstellt. Zumindest de Kennlinie des idealen Varistors sieht wie die Kennlinie eines Komparator aus. Und genau das macht die Schaltung mit deinem Dreiecksignal. Sie sorgt dafür, dass alle Spannungen am Eingang die größer als null Volt sind am Ausgang zu -8,2V und alle Spannungen unter null Volt zu +8,2V werden. Die Schaltung wandelt also das Dreiecksignal in ein Rechtecksignal um. Betrachtet man die Übertragungskennlinie der Schaltung und die Kennlinie eines Varistors, so stellt man fest, dass die Übertragungskennlinie genau die negative inverse Kennlinie des Varistors ist. Das ist auch logisch, denn der Eingangswiderstand R1 der Schaltung verhält sich ja wie ein Spannung zu Strom Wandler. Man kann also soweit gehen, dass man sagen kann man gibt keine Eingangsspannung, sondern einen Eingangsstrom vor. Was man jetzt sucht ist ein gleich großer Strom nur mit umgekehrten Vorzeichen. Die Kennlinie des Varistors beschreibt den Zusammenhang zwischen I=f(U) am Varistor. Um jetzt bei einem gegebenen Strom die Spannung zu ermitteln muss man also mathematisch die inverse der Kennliniengleichung ermitteln. Eine weitere Möglichkeit wäre natürlich sich die Übertragungsfunktion mit Hilfe von Maschen- und Knotengleichungen selbst herzuleiten. Wenn man den OPV verstanden hat kann man sich also recht leicht mit ein paar Gedankengängen das Verhalten Überlegen. LG Christian
Angehängte Dateien:
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Kennlinie.png
(2,2 KB)
Hallo Christian, vielen vielen Dank für so eine ausführliche Erklärung! ja mit R2 habe ich den Rückkopplungswiderstand gemeint (2-te von links), noch mal vielen Dank, habe das dank deiner Erklärung gut verstanden!