hi, ich halte demnächst ein referat über opv's in der schule.
die grundschaltungen habe ich soweit verstanden.
meine frage ist nur, wenn ich einen opv mit +-10V versorge und am
nicht-invertriedenden 1v anlege und am invertierenden -1v anlege, wie
arbeitet er dann? leider kann ich das nicht ausprobieren, da ich keine
opvs oder sonst überhaupt irgendwelche bauteile zuhause habe und schüler
bin (kein betrieb zum testen).
prinzipiell gilt ja: ich muss (+) - (-) rechnen...
kann ich dann so rechnen?
in meinem fall dann: 1 - (-1) = -2 (negative ausgangsspannung)
oder muss ich schauen welcher betrag größer ist? |(+)| - |(-)|?
in meinem fall dann: |1| - |-1| = 0 (keine änderung der
ausgangsspannung)
wohl gemerkt spreche ich von einem opv als komperator geschalten!
harry schrieb:> leider kann ich das nicht ausprobieren,
Das bringt auch nicht viel - du wärst enttäuscht!
Der OPV verstärkt die Differenz von (U(+)-U(-)) um seine
Leerlaufverstärkung. Die ist in der Regel so um die 100000. Damit hängt
der OPA am Anschlag.
Reale Schaltungen (schau dir mal den invertierenden Verstärker an) sind
so gebaut, dass die Spannung zwischen U(+) und U(-) gegen Null geht.
Diese fast-Null multipliziert mit der o.g. Leerlaufverstärkung ergibt
dann dein Ausgangssignal. So rechnet man das aber nur für den Ansatz der
Gleichungen und lässt dann die Leerlaufverstärkung nach ∞ gehen
(Grenzübergang). Das ergibt dann die überall findbaren Gleichungen für
den beschalteten OPA.
harry schrieb:> kann ich dann so rechnen?> in meinem fall dann: 1 - (-1) = -2 (negative ausgangsspannung)
Ja und nein. Vor dem Gleichheitszeichen ist das noch richtig, danach
müsste +2V stehen :-). Jetzt noch verstärken mit 100000 ....
harry schrieb:> leider kann ich das nicht ausprobieren, da ich keine> opvs oder sonst überhaupt irgendwelche bauteile zuhause habe und schüler> bin (kein betrieb zum testen).
Dafür gibt es heute Simulatoren wie z.B. LTspice, der hier im Forum auch
immer wieder gerne genannt wird. Leider braucht so ein Programm aber
auch immer Einarbeitung, aber es erübrigt sich, daß man erst mal
Bausteine besitzen muß. Der Vorteil ist aber, daß man mit dem Simulator
auch nichts an Bauteilen zerstören kann, wenn die Schaltung mal etwas
falsch ist.
Aber es gibt doch im Internet eine Menge zum Thema Komparator, schon nur
auf Wikipedia:
http://de.wikipedia.org/wiki/Schmitt-Trigger
harry schrieb:> leider kann ich das nicht ausprobieren, da ich keine> opvs oder sonst überhaupt irgendwelche bauteile zuhause habe
Dann hole dir LTspice und simuliere die Schaltung. Damit kannst du eine
ganze Menge sehen.
http://www.linear.com/designtools/software/
a) es kommt darauf an, welchen Verstärkungsgrad du eingestellt hast.
Ist er 1:1, ist der Ausgangspegel genau die Differenz zwischen den (+)
und (-) Eingängen.
b)
> prinzipiell gilt ja: ich muss (+) - (-) rechnen...> kann ich dann so rechnen?> in meinem fall dann: 1 - (-1) = -2 (negative ausgangsspannung)
Das ist fast richtig. Du rechnest die Differenz zwischen (+) und (-)
aus, und mutiplizierst das mit dem Verstärkungsfaktor, um die
Ausgangsspannung zu erhalten.
Leider hast du im 2. Schritt falsch gerechnet, denn 1-(-1) = 1+1 = +2
Das gibt aber auch nur für den Fall, wenn die Verstärkung 1:1 ist.
Du schreibst, du hast ihn als Komparator beschaltet, das heisst dann,
der Verstärkungsfaktor ist theoretisch "unendlich".
In diesem Fall kann der Ausgang entweder nur die negative oder positive
Versorgungspannung annehmen.
In deinem Fall wären das dann nicht +2V, sondern die vollen +10V (+2V *
unendlich (begrenzt durch die Versorgungsspannung) = 10V)
Du brauchst nicht unbedingt einen OPV zuhause, um Experimente zu machen.
Es gibt dafür Simulationssoftware, z.B. das kostenlose LTSpice
(http://www.linear.com/designtools/software/)
Da kannst du dir deinen OpAmp + Spannungsversorgungen einfach
zusammenklickern, und gucken was am Ausgang so passiert.
Es ist leider nicht ganz einfach, sich in das Tool einzuarbeiten, lohnt
sich aber, weil man damit auch sehr komplexe Schaltungen vorab schon mal
virtuell "durchtesten" kann.
Ich habe mal einen Screenshot angehängt, wie sowas in LTSpice aussieht.
Am negativen Eingang hängen deine -1V (rot)
Am positiven Eingang habe ich mal eine Sinusschwingung rangehängt
(grün), dann erkennst du besser, was der Komparator macht.
Violett ist der Ausgang.
Sobald also am positiven Eingang eine höhere Spannung anliegt als am
negative Eingang, kippt der Ausgang von der negativen Versorgungspannung
zur positiven.
Dass hier in der Simulation nicht exakt +/-10V am Ausgang rauskommen,
entspricht der Realität. Die meisten OPVs haben immer eine sog.
"Offsetspannung", d.h. sie können nicht den vollen Bereich der
Versorgungsspannung am Ausgang liefern.
Mike schrieb:> Dann hole dir LTspice und simuliere die Schaltung. Damit kannst du eine> ganze Menge sehen.> http://www.linear.com/designtools/software/
In einem Referat käme so eine Simulation meiner Meinung nach bestimmt
auch gut an. Es ist allerdings die Frage, ob so ein Simulationsprogramm
einen Schüler nicht doch etwas überfordert, je nach Alter und
Grundkenntnissen. Es ist mal was anderes als Bilder und Filme auf dem
Smartphone austauschen. ;-)
> kann ich dann so rechnen?
in meinem fall dann: 1 - (-1) = -2 (negative ausgangsspannung)
Leider falsch gerechnet
in meinem fall dann: 1 - (-1) = +2
Allgemein:
Uausgang = (Upluseingang - Uminuseingang)*Leerlaufverstärkung
Leerlaufverstärkung z. B. 100000
Natürlich ist die Ausgangsspannung begrenzt auf die Versorgungsspannung.
In deinem Beispiel sind das +10V und -10V.
Easylife schrieb:> a) es kommt darauf an, welchen Verstärkungsgrad du eingestellt hast.> Ist er 1:1, ist der Ausgangspegel genau die Differenz zwischen den (+)> und (-) Eingängen.
Es geht um Komparatoren und nicht um Verstärker. Die einzige Verstärkung
dabei ist die Leerlaufverstärkung und die stellt man nicht selber ein.
> Die meisten OPVs haben immer eine sog.> "Offsetspannung", d.h. sie können nicht den vollen Bereich der> Versorgungsspannung am Ausgang liefern.
Du meinst den Aussteuerbereich des OPVs. Die Offsetspannung ist etwas
völlig anderes.
> Du meinst den Aussteuerbereich des OPVs. Die Offsetspannung ist etwas> völlig anderes.
Oops, richtig. Gut, dass hier andere Leute nochmal kontrollieren, was
man so von sich gibt. Gerade bei Schülern sollte man ja aufpassen, dass
man nichts Falsches behauptet.
Es handelt sich, wie Christian L. gesagt hat, hierbei nicht um die
Offsetspannung.
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