Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Symmetrischer Differenzverstärker


von Darius S. (darius_s)


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Hallo zusammen,

kann mir jemand bitte bei der folgenden Aufgabe helfen und mir einen Weg 
zu der Lösung aufzeigen (Tipps)?

-----------------------------------------------------------------------
geg:
Re=15k
R2=560k
Signalamplitude=12dBm (Referenzpegel: 0dBm = 1mV) [sagt mir gar nichts]

ges:
Verstärkung [v]=?
Ausgangsspannung [Ua]=?

-----------------------------------------------------------------------

Wäre für jeden Tipp dankbar.

von Michael W. (Gast)


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Darius S. schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> kann mir jemand bitte bei der folgenden Aufgabe helfen und mir einen Weg
> zu der Lösung aufzeigen (Tipps)?
>
> -----------------------------------------------------------------------
> geg:
> Re=15k
> R2=560k
> Signalamplitude=12dBm (Referenzpegel: 0dBm = 1mV) [sagt mir gar nichts]
>
> ges:
> Verstärkung [v]=?
> Ausgangsspannung [Ua]=?
>
> -----------------------------------------------------------------------
>
> Wäre für jeden Tipp dankbar.

Das ist ja eine wirklich präzise Frage, da jeder auf der Welt weiß, was 
mit Re und R2 gemeint ist...aber zum Glück gibt es ja Glaskugeln ;-)

Hast du schon mal ein Kleinsignal-ESB verwendet? Falls ja, wird es dir 
nicht schwer fallen, daraus die Verstärkung zu bestimmen!

Was dBm betrifft, so ist das eigentlich ein Leistungspegel (d.h. auf 1mW 
bezogen), ist in der Angabe etwa ein Spannungspegel auf 1mV gemeint? Da 
bin ich mir nicht ganz sicher...

von Darius S. (Gast)


Angehängte Dateien:

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hier wäre die Aufgabe, und nein ich hatte sowas bis jetzt noch nicht 
berechnet, deswegen habe ich solche Probleme damit :)

von Michael W. (Gast)


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Ist es ein Differenzverstärker mit Bipolartransistor oder auf Basis 
eines Operationsverstärkers mit ein paar Widerständen? Aufgrund eines 
früheren Postings von dir nehme ich jetzt fast letzteres an...

Ich wollte dich nicht verwirren, aber deine Frage tut es auch, wenn du 
uns nicht über den Kontext informierst ;-)

von Kai K. (klaas)


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>kann mir jemand bitte bei der folgenden Aufgabe helfen und mir einen Weg
>zu der Lösung aufzeigen (Tipps)?

Zum symmetrischen Differenzverstärker, der eine grundlegende 
Basisschaltung der Elektronik ist, gibt es tonnenweise Formeln und 
Unterlagen im www. Darüberhinaus kannst du einen kostenlosen Simulator, 
wie beispielsweise Tina-TI, anwerfen und hast in 3...4 Minuten ein 
Ergebnis.

>Das ist ja eine wirklich präzise Frage, da jeder auf der Welt weiß, was
>mit Re und R2 gemeint ist...aber zum Glück gibt es ja Glaskugeln ;-)

Zum Glück gibt es Leute, die wissen, wie ein symmterischer 
Differenzverstärker aussieht.

>Ist es ein Differenzverstärker mit Bipolartransistor oder auf Basis
>eines Operationsverstärkers mit ein paar Widerständen? Aufgrund eines
>früheren Postings von dir nehme ich jetzt fast letzteres an...

Das war jetzt aber ein hilfreicher Einwand!

>Ich wollte dich nicht verwirren,...

Ach so, dann wolltest du dich nur wichtig machen?

von Darius S. (darius_s)


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Ein paar Formeln hab ich, nur kann ich damit nichts anfangen:

R1=R2
R3=R4
Ua=(R3/R1)(Ue2-Ue1)

V habe ich mit V=R3/R1 gerechnet = 37,3

VdB = 20*lg(V) = 31,43


so ... weiter komme ich nicht. Ich möchte nicht nur die Ergebnisse 
haben, sondern auch verstehen wie man das rechnet :)


PS: Danke Kai für das Programm ;)

von Kai K. (klaas)


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>so ... weiter komme ich nicht. Ich möchte nicht nur die Ergebnisse
>haben, sondern auch verstehen wie man das rechnet :)

Weißt du denn, wie ein OPamp funktioniert, und wie man das mit der 
Gegenkopplung rechnet?

von Purzel H. (hacky)


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Beginnend mit 0dBm und 1mV. Dann ist 12dBm die vierfache Spannung. 
Weshalb ?
Mach mal...

von Darius S. (darius_s)


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Kai Klaas schrieb:
> Gegenkopplung

schon mal gehört ja, aber so richtig verstanden hab ich das nicht

von Darius S. (darius_s)


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Siebzehn und Fuenfzehn schrieb:
> Beginnend mit 0dBm und 1mV. Dann ist 12dBm die vierfache Spannung.
> Weshalb ?
> Mach mal...

Bewerft mich mit Tomaten, aber ich habe null Ahnung was das Bedeuten 
könnte :-/

von Kai K. (klaas)


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>so ... weiter komme ich nicht. Ich möchte nicht nur die Ergebnisse
>haben, sondern auch verstehen wie man das rechnet :)

Schau mal, hier ist eine ganz ähnliche Schaltung:

Beitrag "Re: Übertragungsgleichung einer OP-Schaltung vom PC ermitteln lassen?"

Und hier die Gleichungen, die du brauchst, um die Schaltung zu lösen:

Beitrag "Re: Übertragungsgleichung einer OP-Schaltung vom PC ermitteln lassen?"

Vielleicht erkennst du ja, wie die Gleichungen aufgestellt werden? (Wenn 
du die Widerstände anpaßt, hast du ja gerade deine Schaltung...)

von Darius S. (darius_s)


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Dankeschön Kai ich schaue mir das an ;)

von Kai K. (klaas)


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>Bewerft mich mit Tomaten, aber ich habe null Ahnung was das Bedeuten
>könnte :-/

Wenn 0dBm = 1mV, dann sind 12dBm 12dB mehr als 1mV. Und wegen

12dB = 20dB x log (x) / log (10)

ist x = 3,981 also rund 4. Dein Signal ist als rund 4mV groß.

von Michael W. (Gast)


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Kai Klaas schrieb:
>>kann mir jemand bitte bei der folgenden Aufgabe helfen und mir einen Weg
>>zu der Lösung aufzeigen (Tipps)?

>
> Das war jetzt aber ein hilfreicher Einwand!
>
>>Ich wollte dich nicht verwirren,...
>
> Ach so, dann wolltest du dich nur wichtig machen?

Sorry dass ich das jetzt sage: Ich kenne jetzt wirklich schon einige 
Foren, aber selten wo ist technische Kompetenz derart mit 
Überheblichkeit gepaart wie hier...Egal was man sagt, es gibt immer 
jemanden, der etwas runtermacht - das finde ich schade und müsste nicht 
sein. Es gibt auch Foren, wo der Umgang untereinander funktioniert.

< mit der Empfehlung "Dann bleib doch gleich dort", die jetzt 
wahrscheinlich gleich kommt, kann ich übrigens gut umgehen >

Erstens wollte ich dem Fragesteller helfen, selbständig eine Antwort 
zu finden (Hintergrund: eine Frage hineinzuwerfen wie Re= und Rgk= , 
ohne eine Schaltung anzugeben, ist einfach eine "Unart", die man nicht 
akzeptieren kann), zweitens weiß ich sehr gut, was ein 
Differenzverstärker ist (bilde mir aber deswegen noch lange nichts 
ein...), und drittens gibt es den Begriff auch im Zusammenhang mit der 
"diskreten" Differenzverstärkerstufe, die man ja auch heute noch lernen 
sollte, wenn man verstehen will, wie ein OP funktioniert.

Mir ist es egal, wer eine Frage wie beantwortet, aber sich 
hineinzudrängen und den anderen gleich als "blöde Nuss" hinzustellen 
kommt in meinen Augen "Wichtigtuerei" näher, als was ich gemacht habe, 
nämlich den Fragesteller dazu animiert habe, etwas präziser zu werden. 
Auch du wirst vielleicht durch eine ungenaue Frage mal auf die falsche 
Fährte geführt, und da möchte ich sehen, wie du reagierst, wenn man dich 
deswegen lächerlich macht...

Nichts für ungut,
Michael

von Darius S. (darius_s)


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Kai Klaas schrieb:
> 12dB = 20dB x log (x) / log (10)

wie kommst du damit auf 4? ich meine ich komme mir schon wirklich doof 
vor, aber wie rechnest du das?

von Harald W. (wilhelms)


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Darius S. schrieb:

>> 12dB = 20dB x log (x) / log (10)
>
> wie kommst du damit auf 4? ich meine ich komme mir schon wirklich doof
> vor, aber wie rechnest du das?

Was ein Logarithmus ist, weisst Du? Ansonsten siehe auch hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Dezibel

von Darius S. (darius_s)


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ok ich gebe auf, mein Kopf explodiert gleich!

kann mit bitte jemand eine Schritt für Schritt Rechnung geben?

Danke!

von hans (Gast)


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x = 10 ^ [(12dB/ 20db) * log (10) ]
bei log (10) brauchst keine taschenrechner amschmeißen, ist einfach 1.
und 10^0,6 ist eben rund 4.

von Darius S. (darius_s)


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vielen Dank Euch ALLEN! ERLEDIGT

von Harald W. (wilhelms)


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Darius S. schrieb:

> kann mit bitte jemand eine Schritt für Schritt Rechnung geben?

Wenn Du die Logarithmusrechnung nicht grundsätzlich verstehst,
wirds schwierig. Vielleicht kannst Du ja noch mal Dein altes
Mathebuch aus der Schulzeit hervorkramen. Ich weiß, das gehört
zu den Themen, wo man während der Schule immer sagt: "Das braucht
doch kein Mensch!"
:-)
Gruss
Harald

von Kai K. (klaas)


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>(Hintergrund: eine Frage hineinzuwerfen wie Re= und Rgk= ,
>ohne eine Schaltung anzugeben, ist einfach eine "Unart", die man nicht
>akzeptieren kann), zweitens weiß ich sehr gut, was ein
>Differenzverstärker ist (bilde mir aber deswegen noch lange nichts
>ein...),...

Aber dann weißt du doch, wo die Widerstände sitzen.

>und drittens gibt es den Begriff auch im Zusammenhang mit der
>"diskreten" Differenzverstärkerstufe, die man ja auch heute noch lernen
>sollte, wenn man verstehen will, wie ein OP funktioniert.

Es ist doch eigentlich völlig klar, was hier mit "symmetrischer 
Differenzverstärker" gemeint ist.

>Auch du wirst vielleicht durch eine ungenaue Frage mal auf die falsche
>Fährte geführt, und da möchte ich sehen, wie du reagierst, wenn man dich
>deswegen lächerlich macht...

Ich wollte dich nicht lächerlich machen. Ich entschuldige mich bei dir, 
wenn das so bei dir angekommen ist. Aber es ist wirklich merkwürdig: 
Immer wenn ein absoluter Anfänger mit einer Frage kommt, dann wird oft 
an Sachen herumgemosert, die garnicht relevant sind. Und das geht mir 
einfach auf den Zeiger.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Kai Klaas schrieb:

> Zum symmetrischen Differenzverstärker, der eine grundlegende
> Basisschaltung der Elektronik ist, gibt es tonnenweise Formeln und
> Unterlagen im www.

Na ja. Ich habe mit Hilfe von Google jetzt herausgefunden, daß 
tatsächlich ein Subtrahierverstärker gemeint ist. Und nein, auch wenn 
man damit die Differenz zweier Spannungen verstärken kann, heißt es 
trotzdem nicht Differenzverstärker. Denn dieser Begriff ist bereits 
für eine andere Grundschaltung vergeben:

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

Und obwohl der Subtrahierverstärker (im Gegensatz zum "richtigen" 
Differenzverstärker) natürlich nicht symmetrisch ist - und das auch 
niemals sein kann, wird wohl anscheinend eine Beschaltungsvariante 
"symmetrisch" genannt, nämlich die wo mit R1/R2 = R3/R4 die Verstärkung 
für beide Eingänge betragsgleich eingestellt wird.

http://de.wikipedia.org/wiki/Subtrahierer#Subtrahierverstärker

Wenn dann noch R1=R3 und R2=R4 gilt, dann hat man tatsächlich nur noch 
zwei Bauelemente, die das Verhalten der Schaltung bestimmen. Man kann 
sogar raten daß mit R_gk der Widerstand gemeint sein könnte, der vom 
OPV-Ausgang zum invertierenden Eingang geht.

Nur: warum kann man da nicht ein Schaltbild hinzeichnen? Mit benannten 
Bauelementen? Wäre das evtl. zu einfach?

Und wie so oft läuft es darauf hinaus, daß eine Leerkraft mal wieder 
nicht in der Lage war, eine Aufgabe klar und unmißverständlich zu 
formulieren. Wenn hier jemand kritisiert werden muß, dann nicht der TE, 
sondern derjenige der diese Aufgabenstellung verbrochen hat.


XL

von Kai K. (klaas)


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>Na ja. Ich habe mit Hilfe von Google jetzt herausgefunden, daß
>tatsächlich ein Subtrahierverstärker gemeint ist. Und nein, auch wenn
>man damit die Differenz zweier Spannungen verstärken kann, heißt es
>trotzdem nicht Differenzverstärker.

Natürlich heißt er so. Jeder, der mit OPamps zu tun hat, weiß, was ein 
"symmetrischer Differenzverstärker" ist. Das ist absolut sonnenklar. Da 
gibt es nicht den geringsten Zweifel. Auch hier wird das Teil 
Differenzverstärker genannt:

http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker

von Michael W. (Gast)


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Axel Schwenke schrieb:
> Ich habe mit Hilfe von Google jetzt herausgefunden, daß
> tatsächlich ein Subtrahierverstärker gemeint ist.

und so kenne ich es auch. Ich habe eine Ausbildung als Elektroniker 
(Studium) und arbeite seit 25 Jahren in der Branche. Und nur weil ich 
kein Meister in der Programmierung von ARMs bin (daher mein Nic), weiß 
ich noch lange, wie ein OP-Amp funktioniert. Natürlich wird es auch 
welche geben, die besser und tiefer Bescheid wissen, aber es war 
eindeutig eine Anfängerfrage. Ist halt schon lange her, aber in all 
meinen Büchern, inclusive Tietze Schenk (Auflage 1980 - die aber 
deswegen keineswegs schlechter ist als die aktuelle) ist mit 
Differenzverstärker die klassische Schaltung und mit 
Subtrahierer/Subtrahierverstärker die auf OP basierende Grundschaltung 
gemeint.

Hier ein Bild aus dem Elektronik-Kompendium (wenn euch das wieder "zu 
tief" ist, kann ich auch nichts dafür):

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/schalt/02090912.gif

Genauso hab ich halt zu meiner Zeit gelernt, wie ein 
Differenzverstärker funktioniert. Und da tauchen auch schon die beiden 
Widerstände Re und Rc2 auf, die ich irrtümlich mit der Angabe Re und R2 
"verwechselt" habe.

Und genau: das was der Fragesteller im Auge hatte, kenne ich als 
Subtrahierverstärker, wenngleich ich zugeben muss, dass mich die 
Bezeichnung Differenzverstärker keineswegs stört, aber man sollte schon 
sagen, worüber man redet. Zumindest ich hab das gerne.

Liebe Grüße,
Michael

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Kai Klaas schrieb:
>>Na ja. Ich habe mit Hilfe von Google jetzt herausgefunden, daß
>>tatsächlich ein Subtrahierverstärker gemeint ist. Und nein, auch wenn
>>man damit die Differenz zweier Spannungen verstärken kann, heißt es
>>trotzdem nicht Differenzverstärker.
>
> Natürlich heißt er so. Jeder, der mit OPamps zu tun hat, weiß, was ein
> "symmetrischer Differenzverstärker" ist. Das ist absolut sonnenklar. Da
> gibt es nicht den geringsten Zweifel.

Dann solltest du vielleicht mal versuchen über deinen Tellerrand zu 
schauen. Auch wenn du dafür auf dein Stühlchen klettern mußt.

Aber um des Arguments willen: nehmen wir einfach mal an, es wäre 
mittlerweile korrekt, den Begriff "Differenzverstärker" auch für den 
OPV-Subtrahierer zu verwenden. Wäre es dann nicht gerade notwendig, 
bei der Verwendung des Begriffs dazu zu sagen, welche der Bedeutungen 
man jetzt meint? Oder wenigstens genug Kontext dazu zu geben, daß man 
weiß daß es um OPV-Grundschaltungen geht? Das ist nämlich keineswegs 
selbstverständlich.

Ansonsten kann ich nur zitieren: "schlampige Sprache zeugt von 
schlampigem Denken". Es ist mir unbegreiflich, warum man exakte und gut 
eingeführte Begriffe wie Subtrahierer (als Gegenstück zum Addierer) 
durch bereits anderweitig belegte Begriffe wie Differenzverstärker 
ersetzen wollen würde. Das sehe ich noch am ehesten als Zeichen von 
fehlender Kompetenz - man kennt den "richtigen" Differenzverstärker 
schlicht nicht.


XL

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Hmm, ich habe mich anfangs auch gefragt, welche Schaltung der TE wohl
meinen mag. Ich selber (etwas T&S-geschädigt) benutze den Begriff
"Differenzverstärker" normalerweise auch nur für das Ding mit den zwei
Transistoren, was man u.a. als Eingangsstufe in den meisten Opamps
findet. Die Schaltung mit dem Opamp und den vier Widerständen ist für
mich ein Subtrahierer oder Subtrahierverstärker. Mir ist aber klar, dass
viele auch den Subtrahierer als Differenzverstärker bezeichnen.

Da der TE aber zuätzlich noch mit der Eigenschaft "symmetrisch" kommt,
war für mich fast klar, dass er wohl kaum den Subtrahierer meinen kann,
denn der ist alles andere als symmetrisch, weder vom Aufbau noch von den
Eingangswiderständen her.

Also ging ich von dieser Schaltung aus, die für RC1=RC2 wegen des
differenziellen Ausgangs tatsächlich perfekt symmetrisch ist:

  http://en.wikipedia.org/wiki/Differential_amplifier#Differential_output

Darius S. schrieb:
> geg:
> Re=15k
> R2=560k

Klar: Re ist der gemeinsame Emitterwiderstand, und R2 ist der Wert für
die beiden Kollektorwiderstände. Da aber Informationen zu den
verwendeten Transistoren fehlten, habe ich mich nicht weiter um die
Aufgabe gekümmert (zum Glück :)).

Ok, im Nachhinein wurde auch mir klar, dass der TE mit "symmetrisch" die
entgegengesetzt gleiche Gewichtung der beiden Eingangssignale meinte.

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