Hallo,
ich habe 2 einfache Fragen zu OPVs:
1. Warum hat der invertierende OPV einen kleinen Eingangs(R1)- und
Ausgangswiderstand(0Ohm)?
2. Warum hat der nichtinvertierende OPV einen großen Eingagswiderstand
und einen kleinen Ausgangswiderstand(0Ohm)?
Diese 0Ohm sind im Idealfall oder?
Aber ich versteh es nicht, warum ist das so? Was bringt es? Wenn der
Eingangswiderstand groß ist, dann fließt ja wenig Strom am Eingang, oder
nicht? Will man das überhaupt?
Wenn wenig Strom fließt ist auch die Spannung nicht sehr Hoch, aber was
ist, wenn man eine höhere Eingangsspannung anlegen will?
Ich verstehe nicht wirklich, was mit Punkt 1 und 2 gemeint ist, also
warum das gerade so ist und welchen Zweck es hat. Leider konnte mir
Google auch nicht weiterhelfen.
mfg
Markus
markus schrieb:> Aber ich versteh es nicht, warum ist das so?
Hast du dir die Schaltung mal angesehen?
> Was bringt es? Wenn der> Eingangswiderstand groß ist, dann fließt ja wenig Strom am Eingang, oder> nicht? Will man das überhaupt?
Bei einem großen Eingangswiderstand wird die Signalquelle weniger
belastet.
> Wenn wenig Strom fließt ist auch die Spannung nicht sehr Hoch,
Schon mal was vom Ohm'schen Gesetzt (U=R*I) gehört? Das erklärt den
Zusammenhang zwischen Spannung und Strom
Liege ich richtig mit meiner Vermutung, dass da ein paar fundamentale
Grundlagen fehlen?
Danke!
Ja, z.b.: U=R*I --> Uaus=Raus*Iaus --> Uaus=0Ohm*Iaus --> Uaus=0V
Was bringt eine Ausgangsspannung von 0V? Das hat doch keinen Sinn oder?
--> Uein=Rein*Iein --> Uein=100Mohm*Iein --> Ja wenn der Strom größer
wird, wird auch die Spannung größer.
Kannst du mir es vielleicht erklären bitte?
markus schrieb:> Ja, z.b.: U=R*I --> Uaus=Raus*Iaus --> Uaus=0Ohm*Iaus --> Uaus=0V> Was bringt eine Ausgangsspannung von 0V? Das hat doch keinen Sinn oder?
Die 0V sind nicht die Ausgansspannung, sondern der Spannungsabfall am
Ausgangswiderstand. Der Ausgangswiderstand bildet einfach gesagt einen
Spannungsteiler mit dem Lastwiderstand am Ausgang und verfälscht die
deshalb, wenn er >0 ist die Ausgansspannung
https://de.wikipedia.org/wiki/Ausgangswiderstandmarkus schrieb:> --> Uein=Rein*Iein --> Uein=100Mohm*Iein --> Ja wenn der Strom größer> wird, wird auch die Spannung größer.
Umgekehrt: Du legst eine Spannung an, und je großer die Spannung und je
kleiner der Innenwiderstand, desto größer der Strom. Bei vielen
Messschaltungen ist es unerwünscht, dass Strom in den OPV Eingang
fließt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Eingangswiderstand
Hallo,
> 1. Warum hat der invertierende OPV einen kleinen Eingangs(R1)- und> Ausgangswiderstand(0Ohm)?
Der Eingangswiderstand ist nicht unbedingt klein.
Er ist allerdings auch beim idealen OPV in dieser Beschaltung nicht
unendlich groß.
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210141.htm
In normalen Betrieb versucht der OPV an dem Punkt "s" 0V zu erzeugen.
Das kann er nur, indem er der Eingangsspannung mit dem Ausgang entgegen
wirkt.
Man sieht, das dabei über R1 ein Strom fließen muß.
Also ist der Eingangswiederstand = R1.
Der Ausgangswiderstand eines idealen OPV ist 0V.
Im Rahmen der Stromtreiberfähigkeit seines Ausganges und des möglichen
Aussteuerbereiches versucht er eben immer am Punkt s 0V einzustellen.
Wenn er dies unabhängig von der Last macht, dann muß sein
Ausgangswiderstand 0Ohm sein.
> 2. Warum hat der nichtinvertierende OPV einen großen Eingagswiderstand> und einen kleinen Ausgangswiderstand(0Ohm)?
Beim idealen OPV in dieser Schaltung ist der Eingangswiderstand
unendlich.
Für den Ausgangswiderstand gilt das gleiche wie oben.
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210151.htm> Diese 0Ohm sind im Idealfall oder?
Ja, ideal ist in diesem Universum in Praxis nix
Wobei man beim dynamischen Widerstand dem sehr nahe kommen kann.
Die Ausgangsspannung ist also immer gleich, egal ob die Last am Ausgang
100Ohm oder 1kOhm oder 10kOhm ist.
Wenn man trotz unterschiedlichen Laststromes keine Spannungsänderung
messen kann, dann muss der Innenwiderstand des OPV-Ausgangs gegen
unendlich gehen.
> Aber ich versteh es nicht, warum ist das so? Was bringt es? Wenn der> Eingangswiderstand groß ist,
Nicht immer ist das zweckmäßig, aber wenn die Quelle des Signals sehr
hochohmig ist, dann sollte der Eingangswiderstand auch entsprechend
hochohmig sein, sonst belastet der OPV ja die Quelle sehr stark und die
Eingangsspannung bricht zusammen.
Hier in diesen Thread geht es darum winzigste Ströme zu messen.
Beitrag "Selbstbau Picoamperemeter."
Was ,meinst du, passiert wenn man an einem Strommesswidertand 100MOhm
einen OPV mit 10kOhm Eingangswiderstand anklemmt?
Ja, z.B. beim Kondensatormikrofon oder bei empfindlichen Sensoren, die
nur einen Stron von pA liefern.
> Wenn wenig Strom fließt ist auch die Spannung nicht sehr Hoch,
Das stimmt so nicht.
Ob viel oder wenig Strom fließt, ist ja nicht nur von der Spannung
sondern auch von dem Widerstand abhängig.
> aber was ist, wenn man eine höhere Eingangsspannung anlegen will?
Wo ist das Problem.
Gruß Öletronika
markus schrieb:> 1. Warum hat der invertierende OPV einen kleinen Eingangs(R1)- und> Ausgangswiderstand(0Ohm)?
Der Eingangswiderstand ist nicht "klein". Er ist schlicht so groß, wie
der Schaltungsdesigner den Wert von R1 festlegt.
Zum Ausgangswiderstand: jeder OPV hat im Leerlauf einen endlichen
Ausgangswiderstand im Bereich von ca. 100 Ohm. Dieser Ausgangswider-
stand bewirkt, daß bei Belastung des Ausgangs die Ausgangsspannung
(das Signal) sich verringert. Und das will man nicht.
Vielmehr will man eigentlich immer, daß die Ausgangsspannung des OPV
ganz und gar unabhängig von der Belastung des Ausgangs ist.
Durch die Gegenkopplung wird ein Teil der Leerlaufverstärkung des OPV
"totgelegt" und steht dem OPV jetzt als "Reserve" zur Verfügung. Diese
Reserve nennt man Schleifenverstärkung und sie ist der Quotient aus
Leerlaufverstärkung und extern eingestellter Verstärkung. Durch die
Rückkopplung kann der OPV den Spannungsabfall an seinem Ausgangs-
widerstand jetzt nachregeln, was am Ende so wirkt, als wäre der
Ausgangswiderstand um den Faktor der Schleifenverstärkung niedriger.
> Diese 0Ohm sind im Idealfall oder?
Richtig. Die gelten für den Fall einer unendlichen Leerlaufverstärkung,
was einer ebenso unendlichen Schleifenverstärkung entspricht.
> 2. Warum hat der nichtinvertierende OPV einen großen Eingagswiderstand> und einen kleinen Ausgangswiderstand(0Ohm)?
Der Eingangswiderstand der nichtinvertierenden Schaltung ist gleich dem
Eingangswiderstand des OPV im Leerlauf (das kann bei einem OPV mit
MOSFET-Eingängen locker in den Gigaohm-Bereich gehen, sonst ein paar
Hundert Kiloohm), multipliziert mit der Schleifenverstärkung.
> Aber ich versteh es nicht, warum ist das so? Was bringt es? Wenn der> Eingangswiderstand groß ist, dann fließt ja wenig Strom am Eingang, oder> nicht? Will man das überhaupt?
Oft braucht man genau diese Eigenschaft. Ein Beispiel wurde gerade
nebenan durchgekaut: die Eingangsstufe für ein pH-Meßgerät mit
Glaselektrode. Diese Elektrode braucht einen Verstärker mit einem
Eingangswiderstand im Bereich einiger Gigaohm, wenn das Meßsignal nicht
verfälscht werden soll.
> Wenn wenig Strom fließt ist auch die Spannung nicht sehr Hoch
Stimmt nicht. Auch bei sehr viel Spannung kann nur sehr wenig Strom
fließen, wenn nur der Widerstand groß genug ist.
> Ich verstehe nicht wirklich, was mit Punkt 1 und 2 gemeint ist, also> warum das gerade so ist und welchen Zweck es hat.
Warum es so ist, habe ich hoffentlich erklären können. Und was den Zweck
angeht: man sucht sich die zu verwendende Schaltung ja nach den
Anforderungen heraus, die man hat und nicht umgekehrt. Der Zweck liegt
also nicht in der Schaltung, sondern in den Anforderungen.
HTH, XL
Axel Schwenke schrieb:> Durch die Gegenkopplung wird ein Teil der Leerlaufverstärkung des OPV> "totgelegt" und steht dem OPV jetzt als "Reserve" zur Verfügung. Diese> Reserve nennt man Schleifenverstärkung und sie ist der Quotient aus> Leerlaufverstärkung und extern eingestellter Verstärkung. Durch die> Rückkopplung kann der OPV den Spannungsabfall an seinem Ausgangs-> widerstand jetzt nachregeln, was am Ende so wirkt, als wäre der> Ausgangswiderstand um den Faktor der Schleifenverstärkung niedriger.
1. Was versteht man unter Leerlaufverstärkung? Ist das die Verstärkung
des OPV's, wo einfach nichts angeschlossen ist? (also nur das "Dreieck"
und sonst keine Beschaltung)
2. Und wenn man jetzt eine Gegenkopplung macht, d.h den Ausgang zum
Eingang führt(Und da man das zum - des OPV führst heißt es ja
Gegenkopplung: Eingang-Ausgang, richtig?)
2.1 Aber ich verstehe das Prinzip noch nicht ganz. Was bedeutet "ein
teil wird totgelegt"? Ist die Lerlaufverstärkung schlecht? Der OPV muss
doch Verstärken dachte ich und das wird mit R1 und R2 eingestellt?
(Verhältnis R2/R1)
2.2 Und wie entsteht jetzt diese Reserve bzw. Schleifenverstärkung? Was
ist das ungefähr?
2.3 Wie kann das nun den Ausgangswiderstand nahezu = 0Ohm machen?
Axel Schwenke schrieb:> Der Eingangswiderstand der nichtinvertierenden Schaltung ist gleich dem> Eingangswiderstand des OPV im Leerlauf (das kann bei einem OPV mit> MOSFET-Eingängen locker in den Gigaohm-Bereich gehen, sonst ein paar> Hundert Kiloohm), multipliziert mit der Schleifenverstärkung.
1. Also der Eingangswiderstand ist einfach so groß wie der Eingang des
OPV's halt ist(innen drinnen). Der Eingangswiderstand wird mit der
Schleifenverstärkung multipliziert? Beim nicht invertierenden gibt es
doch keine Gegenkopplung? Ich verstehe nicht was du meinst.
2. D.h. grundsätzlich soll der Eingangswiderstand immer so groß sein wie
der Widerstand der Signalquelle oder? (bei invertierendem und nicht
invertierendem)
2.1 Beim invertierenden kann ich ja den Eingangswiderstand mit dem R1
einstellen, aber wie stelle ich den Eingangswiderstand beim nicht
invertierendem ein? Oder muss ich da halt gucken, dass ich eine richtige
Signalquelle bekomme, die einen so großen Widerstand wie der Eingang des
OPVs hat?
Axel Schwenke schrieb:> Warum es so ist, habe ich hoffentlich erklären können. Und was den Zweck> angeht: man sucht sich die zu verwendende Schaltung ja nach den> Anforderungen heraus, die man hat und nicht umgekehrt. Der Zweck liegt> also nicht in der Schaltung, sondern in den Anforderungen.
Du meinst, man muss einen OPV mit seiner Außenbeschaltung so Anpassen,
dass es unseren Anforderungen entspricht(also z.b. Summierer,
Subtrahiere, Differenzierer, Integrierer etc.). `Richtig?
markus schrieb:> 1. Was versteht man unter Leerlaufverstärkung? Ist das die Verstärkung> des OPV's, wo einfach nichts angeschlossen ist? (also nur das "Dreieck"> und sonst keine Beschaltung)
Ja
> 2.1 Aber ich verstehe das Prinzip noch nicht ganz. Was bedeutet "ein> teil wird totgelegt"? Ist die Lerlaufverstärkung schlecht? Der OPV muss> doch Verstärken dachte ich und das wird mit R1 und R2 eingestellt?> (Verhältnis R2/R1)
Die Leerlaufverstärkung liegt in der Größenordnung von ca. 10^5. Da du
nicht jedes Signal mit 10^5 verstärken willst, kannst du sie über die
Außenbeschaltung begrenzen.
> 2.2 Und wie entsteht jetzt diese Reserve bzw. Schleifenverstärkung? Was> ist das ungefähr?
Schleifenverstärkung ergibt sich aus deiner Außenbeschaltung, die
Reserve ist das Verhältnis aus Schleifenverstärkung und
Leerlaufverstärkung.
> 2. D.h. grundsätzlich soll der Eingangswiderstand immer so groß sein wie> der Widerstand der Signalquelle oder? (bei invertierendem und nicht> invertierendem)
Der Eingangswiderstand ist so groß, wie deine Beschaltung ihn macht
> 2.1 Beim invertierenden kann ich ja den Eingangswiderstand mit dem R1> einstellen, aber wie stelle ich den Eingangswiderstand beim nicht> invertierendem ein? Oder muss ich da halt gucken, dass ich eine richtige> Signalquelle bekomme, die einen so großen Widerstand wie der Eingang des> OPVs hat?
Bein nichtinvertierenden findest du den Eingangswiderstand im Datenblatt
des OPV, wenn er dir zu groß ist kannst du noch einen Widerstand vom
Eingang auf Masse Schalten.
Schau dir mal diese Videoserie an, vllt. hilft sie dir weiter:
https://www.youtube.com/watch?v=C7UA-HlutTg
markus schrieb:> 1. Was versteht man unter Leerlaufverstärkung? Ist das die Verstärkung> des OPV's, wo einfach nichts angeschlossen ist?
Ja. Hast du eigentlich irgendwelches Vorwissen über OPV?
> 2. Und wenn man jetzt eine Gegenkopplung macht ...> 2.1 Aber ich verstehe das Prinzip noch nicht ganz. Was bedeutet "ein> teil wird totgelegt"? Ist die Lerlaufverstärkung schlecht? Der OPV muss> doch Verstärken dachte ich und das wird mit R1 und R2 eingestellt?
Der OPV hat eine viel größere Verstärkung, als du extern einstellst.
Ein typischer OPV hat z.B. eine Spannungsverstärkung von 100000. Wenn du
jetzt extern eine Verstärkung von 10 einstellst, dann hat der OPV immer
noch Faktor 10000 "zu viel".
Dieser Teil, das ist die Schleifenverstärkung bzw. Reserve.
> 2.3 Wie kann das nun den Ausgangswiderstand nahezu = 0Ohm machen?
Der OPV verwendet die Reserve, um den Spannungsabfall über seinem
Ausgangswiderstand nachzuregeln. Der Spannungsabfall wird dadurch um den
Betrag der Schleifenverstärkung niedriger, als er es ohne Gegenkopplung
wäre. Mit den Zahlen von oben: 100 Ohm / 10000 = 0.01 Ohm.
Das ist zwar noch nicht 0, aber nah dran. Und mit dem theoretischen OPV
mit unendlicher Verstärkung wird es Null.
> 1. Also der Eingangswiderstand ist einfach so groß wie der Eingang des> OPV's halt ist(innen drinnen).
Dieser Widerstand (steht im Datenblatt) gilt zwischen dem (-) und (+)
Eingang des OPV. Der Eingangswiderstand einer Verstärkerschaltung gilt
aber zwischen dem Eingang und GND.
> Der Eingangswiderstand wird mit der> Schleifenverstärkung multipliziert? Beim nicht invertierenden gibt es> doch keine Gegenkopplung?
Natürlich gibt es da auch eine Gegenkopplung.
Und die Multiplikation kommt daher, daß beim nichtinvertierenden
Verstärker der (-) Eingang des OPV ja nicht auf GND liegt, sondern
über die Gegenkopplung sehr nahe an der Spannung am (+) Eingang
(der Eingangsspannung) gehalten wird.
Die Abweichung zwischen (+) und (-) Eingang des OPV ist gleich der
Eingangsspannung dividiert durch die Schleifenverstärkung. Und deswegen
ist der Strom durch den OPV-Eingangswiderstand auch um den Faktor der
Schleifenverstärkung geringer. Der wirksame Eingangswiderstand der
Schaltung (zwischen Eingang und GND) erscheint um den Faktor der
Schleifenverstärkung größer als der Eingangswiderstand des OPV.
> 2. D.h. grundsätzlich soll der Eingangswiderstand immer so groß sein wie> der Widerstand der Signalquelle oder?
Nein. Wer erzählt denn so einen Mist?
> 2.1 Beim invertierenden kann ich ja den Eingangswiderstand mit dem R1> einstellen, aber wie stelle ich den Eingangswiderstand beim nicht> invertierendem ein?
Wenn du den Eingangswiderstand des nichtinvertierenden Verstärkers auf
einen bestimmten Wert einstellen willst, dann schaltest du dort ganz
einfach einen entsprechenden Widerstand vom Eingang nach GND.
XL
Axel Schwenke schrieb:> markus schrieb:>> 2. D.h. grundsätzlich soll der Eingangswiderstand immer so groß sein wie>> der Widerstand der Signalquelle oder?>> Nein. Wer erzählt denn so einen Mist?
Dieses Stück Halbwissen stammt sicher aus der HF-Technik, wo häufig
Leistungsanpassung gefragt ist.
