Hallo Leute, ich habe mich mal mit Operationsverstärkerschaltungen beschäftigt. Dabei wollte ich die Funktionsweise von einem Impedanzwandler testen. Dazu habe ich eine Spannungsstabilisierer Schaltung mit einer 10 Volt Z-Diode aufgebaut. Als Last hängen mehere LED (mid vorwiderstand) parallel. Im angehängten Bild ist das die linke Schaltung. Wenn ich die Schaltung bei etwa 6 LEDs in Betrieb nehme dann bricht die Spannung an der Diode leicht bis ca. 9 Volt ein. Die LEDs leuchten weiterhin sehr gut. Jetzt wollte ich einen Impedanzwandler dazwischen schalten (rechtes Bild) weil ja dadurch die Spannung an der Z-Diode nicht mehr einbricht. Schließlich fließt nur ein sehr kleiner strom in den OPV. Da die Verstärkung 1 ist müssten ja die 10 Vol am Ausgang vom OPV anliegen. Doch das ist leider nicht der Fall. Es liegen komischerweise nur noch ca. 4,5 Volt an. Die LED leuchten auch schwächer... Ich hatte eigentlich gedacht das mit dem Impedanzwandler die Spannungsstabilisierung besser funktioniert. Könntet ihr mir sagen was ich falsch gemacht oder verstanden habe? mfg Alex
Angehängte Dateien:
-
schaltung.png
370 KB
Die Üblichen OPs können nur einen Strom bis etwa 20 mA liefern. Bei mehr Strom sinkt dann die Spannung.
Ein kräftiger Impedanzwandler hat noch einen (Leistungs-)Transistor als Emitterfolger am OP-Ausgang. Ansonsten, was Ulrich schreibt, oder den Strom verkleinern. Ist der OP kein Rail-to-Rail-Typ, erreicht er am Ausgang auch nur was um die 80-90% der Betriebsspannung. Reale OP-Eigenschaften.
Danke euch beiden. Ich hab mir schon gedacht das es mit dem Strom zusammenhängen könnte :)
@Wilhelm F. Wie genau soll ich das mit dem Emitterfolger beschalten? Der OP Ausgang geht mit nem vorwiderstand an die Basis. Mit was soll der Kollektor verbunden werden? Doch nicht mit der Versorgungsspannung oder? Würde ja keinen sinn machen da ich dann die 12 Volt (bild im anhang) anliegen habe und nicht meine gewollte 10 Volt von der Z-Diode. Die LED (mit Vorwiderständen) würde ich dann an den Emitter verbinden. mfg Alex
Alex schrieb: > @Wilhelm F. > > Wie genau soll ich das mit dem Emitterfolger beschalten? Der OP Ausgang > geht mit nem vorwiderstand an die Basis. Mit was soll der Kollektor > verbunden werden? Doch nicht mit der Versorgungsspannung oder? Würde ja > keinen sinn machen da ich dann die 12 Volt (bild im anhang) anliegen > habe und nicht meine gewollte 10 Volt von der Z-Diode. Die LED (mit > Vorwiderständen) würde ich dann an den Emitter verbinden. > > mfg > > Alex So, ich zeichne jetzt mal den OP mit NPN-Transistor als Emitterfolger in LTspice, damit ich da nicht aus der Übung komme. Das Ding nennt sich auch Spannungsfolger oder Impedanzwandler. Dann kann man in einem auch noch gleich eine Simulation mit LTspice machen. Im Wiki des Forums fand ich jetzt auf die Schnelle nichts passendes, sonst hätte ich einfach einen Link darauf posten können. Etwas später melde ich mich mit einem Bildanhang wieder.
Angehängte Dateien:
So, fertig. Siehe Bildanhang. R2 ist die Last, da kann man seine LED jetzt mit Vorwiderstand anstatt R2 einfügen. Die Spannung am Emitter entspricht der Spannung an der Z-Diode. Jetzt kann man dort erheblich mehr Strom entnehmen, als am OP-Ausgang direkt. Allerdings wäre da an der Schaltung noch etwas Feinarbeit nötig, aber zu Demonstrationszwecken erst mal geeignet.
Vielleicht noch nen Kondensator zwischen Ausgang und neg. Eingang?
Wilhelm F. schrieb: > Die Spannung am Emitter entspricht der Spannung an der Z-Diode. Jetzt > kann man dort erheblich mehr Strom entnehmen, als am OP-Ausgang direkt. Praktiker lassen den OPV weg und hängen den Transistor mit der Basis direkt an die Z-Diode. Dann ist die Ausgangsspannung zwar ~0.7V geringer als die Spannung der Z-Diode, aber so genau sind Z-Dioden ja ohnehin nicht. Und falls es wirklich stört, einfach noch eine Diode (1N4148 o.ä.) in Durchlaßrichtung in Reihe mit der Z-Diode schalten. XL
Axel Schwenke schrieb: > Praktiker lassen den OPV weg und hängen den Transistor mit der Basis > direkt an die Z-Diode. Da sprichst du mit mir auch gerade den Richtigen an. ;-) Sowas habe ich hier auch noch im Betrieb, es reicht sogar für einige Zwecke, wo die Spannung nicht ganz hoch präzise sein muß. In den 1970-er Jahren, als es keine Festspannungsregler gab, waren solche einfachen Regler in Gerätenetzteilen üblich. Aus der Germanium-Zeit habe ich noch so ein altes Telefonanlagennetzteil mit ASZ18 hier liegen, ca. 50 Jahre alt, und tuts immer noch. Der ASZ18 war sozusagen der damalige 2N3055, hat ähnliche Leistungsdaten bis auf die niedrige Temperatur bei Germanium. Aber ich glaube, es geht dem TO eher mal darum, etwas mit dem OP zu experimentieren, kein Projekt. Aber der OP als Impedanzwandler ist immer noch nicht ganz uninteressant. Habe da noch alte Literatur hier liegen, wo man auf diese Art auch präzisere Spannungsregler baute, z.B. anstatt der Z-Diode eine Band-Gap-Referenz. Oder man hätte aus einem aktuellen guten Referenzspannungsbaustein gerne Ampere-Ströme. Die oben gezeigte Schaltung ist auch schnell zur guten Konstantstromquelle umgebaut, das machte ich auch schon ein mal zur Akkuladung. Wer keinen Bock auf Schaltplaneingabe hat, und LTspice hat, mal etwas spielen will, da lade ich gerne auch noch die Simulationsdatei hoch. Schade, daß ich den LT1001 verwenden mußte, hätte da auch gerne den ollen 741 genommen. Der ist nicht in der Bausteinbibliothek. Der LT1001 tuts aber auch. Mit fremden Bauteilen in LTspice einbinden muß ich mich auch noch mal näher beschäftigen.
Ahh verstehe, so liegen also die 10V an der last an. Sehr gut danke du hast mir gut weitergeholfen ;)
Angehängte Dateien:
-
OP-Spannungsfolger-2.png
28 KB
Alex schrieb: > Ahh verstehe, so liegen also die 10V an der last an. Sehr gut > danke du > hast mir gut weitergeholfen ;) Aber Vorsicht, du wirst bestimmt nicht lange Freude an deiner OP-Schaltung haben. Denn die Betriebsspannung liegt bei 12V, und der Ausgang soll 10V bringen. Die OP streiken da gerne, und kommen nicht mit dem Ausgang an die 12V, vielleicht an 10V. Da ist immer eine Lücke, wenn es kein Output-Rail-To-Rail-Typ ist. Und selbst dann immer noch. Mal sehen, ob ich noch ein Bild einer Simulation anhänge, wo man es sieht. Am Nachmittag machte ich eine Simulation mit 10-15V Betriebsspannung, und unter 12V war es ziemlich unzulänglich, am Ausgang noch 10V raus zu bekommen.
Alex schrieb: > ich habe mich mal mit Operationsverstärkerschaltungen beschäftigt. Dabei > wollte ich die Funktionsweise von einem Impedanzwandler testen. Dazu > habe ich eine Spannungsstabilisierer Schaltung mit einer 10 Volt Z-Diode > aufgebaut. Als Last hängen mehere LED (mid vorwiderstand) parallel. Im > angehängten Bild ist das die linke Schaltung. Wenn ich die Schaltung bei > etwa 6 LEDs in Betrieb nehme dann bricht die Spannung an der Diode > leicht bis ca. 9 Volt ein. Die LEDs leuchten weiterhin sehr gut. > Jetzt wollte ich einen Impedanzwandler dazwischen schalten Beide Schaltungen sind für LEDs denkbar ungeeignet. LEDs treibt man am besten mit Konstantstromquellen. Hier kannst Du Dir eine passende aussuchen: http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle Gruss Harald
Harald, auch für dich noch mal: Der Alex scheint etwas mit OP zu üben, und will kein Projekt mit Lösung. Da kommt er später mit Kenntnissen selbst drauf.
Wilhelm F. schrieb: > Der Alex scheint etwas mit OP zu üben, und will kein Projekt mit Lösung. Dann hätte man ihm aber mal sagen müssen, daß Impedanzwandler keineswegs eine besonders niedrige Ausgangsimpedanz bedeuten muß. Sondern eben nur, daß die Eingangsimpedanz der Schaltung viel höher als die Ausgangsimpedanz ist. Wilhelm F. schrieb: > Aber der OP als Impedanzwandler ist immer noch nicht ganz uninteressant. > Habe da noch alte Literatur hier liegen, wo man auf diese Art auch > präzisere Spannungsregler baute, z.B. anstatt der Z-Diode eine > Band-Gap-Referenz. Dann ist der OPV aber nicht als Impedanzwandler geschaltet, sondern als schnöder nichtinvertierender Verstärker. > Schade, daß ich den LT1001 verwenden mußte, hätte da auch gerne den > ollen 741 genommen. Und wärst auf die Nase gefallen. OK, in der Simulation vielleicht nicht. Problem ist der eher bescheidene Aussteuerbereich des 741 am Ausgang. Für 10V Ausgangsspannung muß der OPV 10.7V am Ausgang schaffen. Bei 12V Betriebsspannung illusorisch. XL
@Harald Wilhelms Es ist so wie Wilhelm F. schrieb. Ich wollte nur eigentlich nur ein wenig mit OPVs experimentieren. Und für den Impedanzwandler ist mir kein Einsatzgebiet eingefallen. Dann hab ich mal gelesen das man die Spannungsstabilisierer Schaltung mit einer Z-Diode mit einem solchen Impedanzwandler verbessern kann. Trotzdem Danke für deinen Link. Da sind interessante Schaltungen dabei die ich auch testen könnte ;)
Alex schrieb: > Es ist so wie Wilhelm F. schrieb. Ich wollte nur eigentlich nur ein > wenig mit OPVs experimentieren. Und für den Impedanzwandler ist mir kein > Einsatzgebiet eingefallen. Nun, typisch nimmt man OPVs für Messzwecke. Der innere Widerstand ist bei einem solchen Impedanzwandler auch recht niedrig. Allerdings gilt das nicht für beliebige Belastungen. Bei den meisten OPVs ist da bei ca. 20mA Schluss und so stehts dann auch im Datenblatt. Andererseits führt eine zu hohe Belastung nur selten zu Beschädigungen des OPVs, sondern es wird einfach der Ausgangsstrom begrenzt. Wenn man aber eine Versorgung für LEDs bauen will,ist der Weg einer Zwischenstabilisierung mit Z-Dioden nicht sinnvoll. Da LEDs grund- sätzlich mit Strömen versorgt werden wollen, kann man eine passende Stromquelle auch gleich an der Versorgungsspannung anschliessen, wenn einem die Stromschwankungen, die sich bei Versorgung mit Vorwider- ständen ergeben, als zu hoch erscheinen. Eine typische Anwendung eines Impedanzwandlers ist es übrigens, das man damit aus einem belasteten Spannungsteiler einen (fast) unbelasteten macht. Gruss Harald
Oh, sorry, ich wollte ja gestern noch mal die Simulation hoch laden. Obwohl man die auch schnell selbst eingegeben hat. Für den Alex wäre noch das Programm LTspice (Simulator) interessant. Man bekommt es kostenlos und völlig ohne Registrierung bei Linear.com. Dafür hat die Bausteinbibliothek eine Menge deren Bausteine, aber das ist ja nicht weiter tragisch. Mir selbst half mal "Operationsverstärker für Einsteiger" von Nührmann vor 25 Jahren. Auch wenn da olle 741 und noch ältere drin vor kamen. Ansonsten hat Tietze/Schenk was, aber für manche etwas teuer, und auch mehr theoretisch. Apropos LTspice: Vielleicht kennt sich ja jemand besser als ich aus. Die unzähligen mit gelieferten Beispiele haben alle nur eine Zahlenkombination als Dateiname. Muß man die jetzt wirklich alle wie eine Wundertüte öffnen, wenn man was sucht?
Danke für die Tipps und auch für die Simulationsdatei. Das Buch sieht interessant aus. Ich glaub ich hols mir. Den Tietze/Schenk hab ich schon ;) Hab mir den gebraucht gekauft für 40 euro :D. Bin noch in meinem E-Technik Studium und hab mir zuhause ein kleines Labor aufgebaut zum experimentieren :)
ups hatte nen falschen Namen in meinem Beitrag. Mein Bruder hats geändert als ich kurz weg war... wollte mich verarschen^^ Also der Helmut ist der Alex ;) mfg Alex
Alex schrieb: > Also der Helmut ist der Alex ;) "Alle meine Brüder heißen Peter, nur nicht Hans, der heißt Otto."
Axel Schwenke schrieb: > Praktiker lassen den OPV weg und hängen den Transistor mit der Basis > direkt an die Z-Diode. Praktiker, die sich ausdrücklich mit Operationsverstärkerschaltungen beschäftigen wollen, lassen den einfach weg und machen es ohne? ;-)
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.