Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Der Spannungsfolger


von Arnold L. (uri2014)


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Hallo liebe mikrocontroller-Gemeinde,

ich habe gerade versucht den Spannungsfolger rechnerisch zu verstehen. 
Dazu benötige ich folgende Formeln:

dU = U(+) - U(-)

und verstärkt dU mit dem Verstärkungsfaktor

Ua = v * dU

Verstärkungsfaktor bei dem Impedanzwandler = 1

OPAmp strebt nach dU = 0V

Also Ua = Ue

Ich habe ein Beispiel bekommen das Ue = 1V ist und Ua ändert sich auf 
Ua+0,5V

also

U(+)=
1V |\
 - | \
   |  \
   |   \__
   |   /  |
   |  /   |
| -| /    |
|  |/     |
|_________|

U(-)= 1,5V

Wir haben das Beispiel erhalten:

Ue = 1V
dU = 1V
Ua = 0V
(Beim Einschalten)

Ua steigt auf 0,5V
Ue=1V
dU=0,5
Ua=0,9V

Ue=1V
dU=0,1V
Ua=0,99V

Ue=1V
dU=0,01
Ua=0,999V

usw.

Wie funktioniert das, wenn ich die Formeln verwende rechne ich so:
dU = U(+) - U(-)
dU = 1V - 1,5V
dU = -0,5V

Ua = v * dU
Ua = 1 * -0,5V
Ua = -0,5V

Jetzt ist am Ua eine Spannung von -0,5V
Gleiches Spiel:
dU = 1V - (-0,5V)
dU = 1,5V

- Macht ja keinen Sinn. :(

Hat jemand ein anderes Beispiel parat das ich rechnen könnte?

Vielen Dank, Arnold! :)

: Bearbeitet durch User
von operator (Gast)


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Wie kann Ua = 0 sein und an U(-) 1.5V anliegen?

von Christian S. (christianstr)


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Nächste Frage ist: Wie kann an Ue 1V anliegen, an Ua 0.9V und dU 0.5V 
sein. Irgendwas stimmt doch nicht...
Außerdem versteh ich die Frage nicht, du versuchst, dass irgendwie 
mathematisch zu Lösen, wie du das machst, ist aber die trivialste Art, 
die geht und sie ist immernoch falsch. Welchen Lernfaktor erhoffst du 
dir davon? Ua=Ue gilt, wenn dem nicht so ist, springt die Spannung. 
Punkt. Interessant wirds doch erst, wenn du Kapazitäten und 
Induktivitäten beachtest, dann wäre die Frage berechtigt.

Gruß Christian

von operator (Gast)


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Die absätze sind falsch, so wirds logischer:
Ue = 1V
dU = 1V
Ua = 0V
(Beim Einschalten)

Ua steigt auf 0,5V
Ue=1V
dU=0,5

Ua=0,9V
Ue=1V
dU=0,1V

Ua=0,99V
Ue=1V
dU=0,01

Ua=0,999V
...

von Christian S. (christianstr)


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Ich weiß ja was du meinst, aber wäre es nicht einfacher, wenn du guckst, 
was du am Anfang am Ausgang (bzw. IN-) hast (0V), dann was du am Eingang 
hast (1V), dir irgend eine Zeit ausdenkst und dann ein Ua/t Diagramm 
malst und eine Linie zwischen den zwei Punkten ziehst?

Gruß Christian

von Joachim (Gast)


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Arnold Lange schrieb:

> dU = U(+) - U(-)
> und verstärkt dU mit dem Verstärkungsfaktor
> Ua = v * dU
> Verstärkungsfaktor bei dem Impedanzwandler = 1

Das v in "Ua = v * dU" ist die Differenzverstärkung des OpAmp, also z. 
B. 10^5.

Gruß

von Arnold L. (uri2014)


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Die absätze sind falsch, so wirds logischer:
Ue = 1V
dU = 1V
Ua = 0V
(Beim Einschalten)

Ua steigt auf 0,5V
Ue=1V
dU=0,5

Ua=0,9V
Ue=1V
dU=0,1V

Ua=0,99V
Ue=1V
dU=0,01

Ua=0,999V
...

Habe ich wohl übersehen, stimmt mein Fehler.

Danke euch allen aber wie kommen diese Werte zustande, doch durch den 
Verstärkungsfaktor (z.B. wie Joachim schrieb 10^5 o.ä.)
Besonders das dU=0,5 auf dU=0,1, dU=0,01 verstehe ich nicht. :(  Wie 
kommen die kleinen Ud zustande, wenn der Faktor eigentlich Ue=Ua setzt.

Könntet ihr mir ein Beispiel geben?

Es ist nur so das diese Schaltung für das Verständnis wichtig ist und 
dazu sind doch sollche Denkexperimente doch gut. :)

von Christian S. (christianstr)


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Mal einfach gesagt: Der Operationsverstärker versucht, dU immer auf 0 zu 
bringen, d.h. er öffnet seinen Ausgang soweit, bis U+=U- ist. Im Fall 
des Spannungsfolgers Ist U+=U- genau in dem Fall, wo Ue=Ua ist, das gibt 
ja der Schaltungsaufbau schon so her.
Dass dU immer kleiner wird, liegt einfach an deiner Betrachtung. Du 
wolltest ja unbedingt den Verlauf von Ua=0....Ue angucken, was in dem 
Fall aber nunmal Quatsch ist, da es nicht einmal die dazugehörige 
Zeitangaben dafür gibt :)

Gruß Christian

von Arnold L. (uri2014)


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Das stimmt das geht ja sehr sehr schnell und es heißt ja die Formeln 
sind nur bei Ud=0 verwendbar. Da wir ja von Ud=0 immer ausgehen bzw. es 
vorraussetzen.

Ich dachte das angleichen ist eben über die Formeln lösbar und ich hätte 
es so nachvollziehen können. :)

Wenn das wirklich so ist bitte noch eine kleine Antwort. Ich danke euch 
!! :)

: Bearbeitet durch User
von Dietrich L. (dietrichl)


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Arnold Lange schrieb:
> Besonders das dU=0,5 auf dU=0,1, dU=0,01 verstehe ich nicht. :(

Das sind jetzt beliebig frei ausgewählte Punkte, die betrachtet werden. 
In Wirklichkeit ist das ein analoger Einschwingvorgang mit beliebig 
vielen Punkten.

Ein gegengekoppelter Operationsverstärker (also z.B. der oben genannte 
Impedanzwandler) ist ein Regelkreis. Sein dynamisches Verhalten kann man 
am Besten mit den Mitteln der Regelungstechnik betrachten, braucht dazu 
allerdings die Parameter des Reglers und der Regelstrecke, d.h. Op-Amp + 
Gegenkopplung.

>  Wie kommen die kleinen Ud zustande, wenn der Faktor eigentlich
>  Ue=Ua setzt.

Ue=Ua gilt nur für den eingeschwungenen Zustand und Ud=0. Bei 
Einschwingvorgang gilt das eben nicht, da ist Ud ungleich 0 und Ue 
ungleich Ua.

Gruß Dietrich

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