Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frage zur symmetrischen Spannungserzeugung


von Ludwig K. (kludwig)


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Hallo Community,

ich möchte für meine Funktionsgeneratorschaltung eine symmetrische 
Spannung von +-6V erzeugen. Ich habe da auch im Forum hunderte von 
Threads zum Thema gefunden und habe eine Frage zu der Schaltung, die ich 
überall in ähnlicher Form finden konnte (Anhang).

Wenn die Widerstände R3 und R4 gleich sind, ist alles klar:
Der OPV hat am invertierenden und nichtinvertierenden Eingang und damit 
auch am Ausgang 6V, also das, was als Masse betrachtet werden soll. Wenn 
sich aber die Lastverhältnisse am Ausgang minimal ändern, ist Ue nicht 
mehr 0 also keine virtuelle Masse mehr am Eingang, der OPV gibt dann 
real seine Betriebsspannung auf den Ausgang. Spice sieht das ähnlich, 
nur dass es von einer maximalen Ausgangsspannung von unendlich 
ausgegangen ist.
Kann mir jemand erklären, warum das doch funktioniert? Ich meine, sonst 
würde das ja nicht überall vorgeschlagen werden...

Die einzige Möglichkeit, die ich sehe, ist dass wenn die Ströme durch R3 
und R4 durch die geänderten Lastverhältnisse unterschiedlich sind, die 
Differenz in den Ausgang des OPV fließt und ich damit wieder die Mitte 
(also 6V) in der Mitte habe. Haut das hin?

Vielen Dank schon mal.
Gruß von kludwig

von ArnoR (Gast)


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> Die einzige Möglichkeit, die ich sehe, ist dass wenn die Ströme durch R3
> und R4 durch die geänderten Lastverhältnisse unterschiedlich sind, die
> Differenz in den Ausgang des OPV fließt und ich damit wieder die Mitte
> (also 6V) in der Mitte habe. Haut das hin?

Ja, genau so funktioniert die Schaltung.

von Ludwig K. (kludwig)


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Perfekt- so schnell habe ich in einem Forum noch nie eine hilfreiche 
Antwort bekommen :D
Danke!

von Flip B. (frickelfreak)


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Spannungsteiler und dann Impedanzwandler. Die Last interessiert dann 
fast micht mehr.

von Hmm (Gast)


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Naja. Die Erklärung mit dem Strom ist eine von mindestens zwei möglichen 
Betrachtungsweise. Ist auch richtig so.

Aber auch die von Dir versuchte Betrachtungsweise mit den Spannungen 
führt zum Ziel, wenn man berücksichtigt, das die Änderung der 
Differenzspannung der Änderung der Spannungen an den Lasten 
entgegenwirkt . Es liegt Gegenkopplung vor. Die Mittenspannung wird 
auf den Minus-Eingang geführt.

von Ludwig K. (kludwig)


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Stimmt, wenn ich R3 auf einen geringeren Widerstandswertals R4 setze, 
liegt der Masseknoten kurzzeitig auf höher als 6V. Damit ist (U+) - 
(U-) kleiner, und (bei konstanter Verstärkung) sinkt dann das Potential 
am Ausgang des OPV wieder... da war mein Denkfehler! Dankeschön!

von MaWin (Gast)


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> Wenn sich aber die Lastverhältnisse am Ausgang minimal ändern, ist Ue nicht
> mehr 0

Das ist doch Humbug. Der OpAmp tut allen um dort VCC/2 zu halten, bis er 
überlastet wird und in die Strombegrenzung geht. Auch in Spice.

von Arno H. (arno_h)


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Diese Schaltung ist die sicherste Methode, um die PSSR auf 6dB zu 
senken.
Lesestoff zur Abhilfe im Anhang.
Der Innenwiderstand der künstlichen Masse ist auch nicht toll.

Arno

von Ludwig K. (kludwig)


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MaWin schrieb:
>> Wenn sich aber die Lastverhältnisse am Ausgang minimal ändern, ist Ue nicht
>> mehr 0
>
> Das ist doch Humbug. Der OpAmp tut allen um dort VCC/2 zu halten, bis er
> überlastet wird und in die Strombegrenzung geht. Auch in Spice.

Wenn man nicht berücksichtigt, dass in den Ausgang des OpAmps Strom rein 
fließt, ist der Strom durch R3 und R4 gleich und damit bei 
unterschiedlichen Lastverhältnissen auch keine VCC/2 am Ausgang mehr 
möglich. Soweit meine Argumentation von vorher, Entschuldigung für den 
"Humbug".
Ich habe den anderen Fehler, den ich gemacht habe übrigens gefunden:
ich wurde stutzig, als ich die Verläufe im kV-Bereich gesehen habe. Wenn 
ich aber näher reingezoomt hätte, hätte ich auch gestern schon sehen 
können, dass die drei Spannungen zwar einen linearen Verlauf im 
kV-Bereich haben, allerdings immer um 6V Differenz auseinander liegen- 
also genau das was ich wollte. Weiß jemand wogegen Spice die Potentiale 
misst, wenn keine Masse in der Schaltung deklariert ist? War sowieso 
schon erstaunt, dass ich die Simulation starten konnte ohne eine 
Referenzspannung geben zu müssen...
In Zukunft simuliere ich einfach in solchen Fällen, indem ich die 
Spannungen voneinander abgezogen auftragen lasse wenn ich keine Masse 
deklariere.
Danke für die Erklärungen!

Achso: kann man die Beiträge im Forum als "gelöst" markieren?

von Astronaut (Gast)


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Also so richtig los-"gelöst" niemals, weil auch heutzutage
öfters mal Walter Carlos in Clockwork Orange im Weltall umherschwirrt.

von Ludwig K. (kludwig)


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ehh...... was?

von Ulrich (Gast)


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Normal beschwert sich die Simulation (zumindest LTspice), wenn kein GND 
Punkt definiert ist. Es könnte sein das der OP Typ irgendwo intern ein 
GND definiert hat.

Die Schaltung hat allerdings noch einen kleinen Haken: der Ausgang des 
OPs verträgt keine größere Kapazitive Last. Je nach Rest der Schaltung 
kann das Probleme machen. Abhilfe können ein Widerstand hinter dem OP 
und dann zusätzlich 1 oder 2 Kondensatoren. Welche Art der virtuellen 
Masse die richtige ist hängt von der gesamten Schaltung ab.

von Kai K. (klaas)


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>Die Schaltung hat allerdings noch einen kleinen Haken: der Ausgang des
>OPs verträgt keine größere Kapazitive Last.

Diese Art von Schaltungen mit OPamp vertragen eigentlich überhaupt keine 
kapazitive Last. Wir haben das schon ein paar mal hier besprochen. 
Meines Wissens gibt es nur eine einzige Schaltung, die dabei wirklich 
klaglos funktioniert und die ist eine Eigenentwicklung von ArnoR, wenn 
ich mich richtig erinnere.

von ArnoR (Gast)


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> Meines Wissens gibt es nur eine einzige Schaltung, die dabei wirklich
> klaglos funktioniert und die ist eine Eigenentwicklung von ArnoR, wenn
> ich mich richtig erinnere.

Ja, du erinnerst dich richtig. Die Schaltung wurde hier:

Beitrag "Re: 3 Kanal Kopfhörerverstärker mit OPA2134 verzerrt"

bzw. etwas verbessert hier:

Beitrag "Re: 3 Kanal Kopfhörerverstärker mit OPA2134 verzerrt"

vorgestellt.

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