Hallo zusammen,
ich schreibe genau in 1 Woche eine Klausur über Operationsverstärker.
Ein bisschen kann ich aber die nachfolgende Schaltung zeigt mir dass ich
es doch nicht kann. Ich finde kein Lösungansatz wie ich genau an dieser
Aufgabe ran gehen soll. Wenn eine Z-diode in der Aufgabe mit ein
Paarwiderstände drinne sind dann gerate ich bereits am Anfang in Panik
weil ich nicht weiss wie ich am besten anfangen soll.
Ich hab zwar eine Probeklausur als pdf bekommen aber aus Gründen der
Vorsicht dass diese urheberrechtliche Folgen für mich hätte stelle ich
sie nicht im Anhang rein. Bitte habt da einwenig Verständnis. Ich
versuche die Schaltung so gut wie ich kann hier zu zeichnen.
1
+15
2
|
3
|
4
_
5
| | 3,3k ______
6
|_| | op |
7
|__________________|+ |--------------------------- Ua
8
| | | | |
9
| |---|- | _|_ ^ |
10
_ | |______| | | | |
11
| | 2,2k | -|- |-| 10K (Poti) |
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|_| | | |__| |
13
| ___ | | | |
14
|---|____|----------------------- |
15
| 10K GND
16
[Z7]<< Z-Diode
17
|
18
|
19
-15
Ich hab teilweise schon was ausrechnet und zwar habe ich erstmal U0
berechnet, dass heisst ich habe erst mal die gesamt Spannung ermittelt.
Unten liegen -15 Volt die Z-diode liefert 7V + also liegt am
Invertierendem und Nichtinvertierendem Eingang -8 Volt da Udiff beim Op
0V sein muss! Der Op soll nicht übersteuert werden nur ums vorweg
zusagen bevor einer auf die Idee kommt Udiff würde sich ändern :D Naja
falls das jedem klar ist vergisst einfach den letzen Satz ^^. So da am
Nichtinvertierendem Eingang ein Potential von -8 Volt anliegt und ich
oben noch eine Spannung die + 15 Volt ist und ich diese addiere habe ich
eine gesamt Spannung von + 7 Volt. Ich hoffe mal bisdahin ist soweit
alles richtig. Dann habe ich mir gedacht errechnest du Iges d.h ich habe
3,3k und 2,2k verwendet um Iges auszurechnen.
Iges = 7V/5500Ohm.
Die 10k und das Poti habe ich jetzt zunächst außer Acht gelassen.
Als nächsten Schritt wollte ich mir eine Ersatzschaltung zusammen
basteln wo ich U0= 7V einen Ri von 5500 Ohm habe der am
Nichtinvertierendem Eingang verbunden ist. Die 10k bleiben am
Invertierendem Eingang.
Anschließend berechne ich wieder den neuen Strom I1, der gleichzeitig
auch über das Poti fließt. I1 = I2. Und über eine weiter Masche würde
ich dann Ua aurechnen, falls das überhaupt stimmt.
Über Mulitsim habe ich die Schaltung mal nach simuliert und für Uamin
muss 1,4V und Uamax 10,4 Volt raus kommen. (Die Angaben könnten was
abweichen. Genau hatte ich das nicht mehr im Gedächnis gehabt, die
Schaltung ist gerade auf mein anderem Rechner :()
Hoffe ihr könntet mir helfen. Vielen Dank schonmal :)
Adrian H. schrieb:> So da am> Nichtinvertierendem Eingang ein Potential von -8 Volt anliegt
Wie ibst du darauf gekommen. Ich kommen auf 1.2V am Nichtinvertierendem
Eingang.
Adrian H. schrieb:> Ich hab teilweise schon was ausrechnet und zwar habe ich erstmal U0> berechnet
Alles falsch.
An der Z-Diode liegen zwar -8V, aber nicht an den EIngängen.Die Spannung
am nichtinvertierenden EIngang liegt auf +1,2V, weil der Spannungsteiler
3k3/2k2 die Spannung entsprechend anhebt (selber rechnen). Daher muss
auch die Spannung am invertierenden EIngang auf +1,2V gebracht werden,
was der Ausgang über den Spannungsteiler Poti10k/10k macht (selber
rechnen, der Fußpunkt dieses Teilers liegt auf -8V).
Adrian H. schrieb:> Ich hab teilweise schon was ausrechnet und zwar habe ich erstmal U0> berechnet, dass heisst ich habe erst mal die gesamt Spannung ermittelt.> Unten liegen -15 Volt die Z-diode liefert 7V + also liegt am> Invertierendem und Nichtinvertierendem Eingang -8 Volt
So, wie ich deine Schaltung verstehe, liegen diese -8 V am
Verbindungspunkt des 2,2-kΩ- mit dem 10-kΩ-Widerstand, aber nicht
an den OV-Eingängen.
Im Prinzip ist die Schaltung mit der Z-Diode also nichts anderes,
als wenn man die gesamte Schaltung gleich mit einer negativen
Spannung von 8 V (und einer positiven von 15 V, also unsymmetrisch)
versorgen würde.
(Zumindest als erste Annahme, sofern man nicht die unterschiedliche
Z-Spannung für unterschiedliche Ströme durch die Z-Diode
berücksichtigen soll.)
> Die 10k und das Poti habe ich jetzt zunächst außer Acht gelassen.
Die kann man aber nicht außer acht lassen.
> Über Mulitsim habe ich die Schaltung mal nach simuliert und für Uamin> muss 1,4V und Uamax 10,4 Volt raus kommen.
Was ist dabei die variable Größe, die Stellung des Potis?
Dann würde ich per Rechnung auf 1,2 V und 10,4 V kommen.
Adrian H. schrieb:> -15V + 7V von der Z-didoe ist = -8V
Am 2.2k hast du auch noch einen Spannungsabfall:
I=U/R=(30-7)/(2200+3300)=0.004181818A
U=R*I=0.004181818A*2200)9.2V
-15+7+9.2=1.2
Jörg Wunsch schrieb:> Was ist dabei die variable Größe, die Stellung des Potis?> Dann würde ich per Rechnung auf 1,2 V und 10,4 V kommen.
Ich auch :-)
I=U/R=(30-7)/(2200+3300)=0.004181818A
Darf man denn davon ausgehen, dass der ganze Strom durch die Z-Diode
fließt? Da ist doch ein Knoten und u.U. kann der OP-Ausgang eine
Stromsenke sein, je nach Ausgangsspannung?
>Was ist dabei die variable Größe, die Stellung des Potis?>Dann würde ich per Rechnung auf 1,2 V und 10,4 V kommen.
ja die Lösung stimmt.
>Am 2.2k hast du auch noch einen Spannungsabfall:>I=U/R=(30-7)/(2200+3300)=0.004181818A>U=R*I=0.004181818A*2200)9.2V>-15+7+9.2=1.2
ach so Uges ist 30 Volt und davon rechne ich Iges aus und dann den 2,2 k
der am Nichtinvertierdem Eingang verbunden ist. Jetzt komme ich auch auf
1.2 Volt am Eingang.
Aber wie bekomme ihc für Ua = 1.2 und Ua = 10,4 Volt?
Clemens schrieb:> Darf man denn davon ausgehen, dass der ganze Strom durch die Z-Diode> fließt?
Nein. Wenn man mit einer Idealen Z-Diode rechnet, dann ist es auch egal
wie viel Strom fließt so lange er >0 ist. Wenn man mit einer realen
rechnen will fehlen ein paar Angaben.
Adrian H. schrieb:> Aber wie bekomme ihc für Ua = 1.2 und Ua = 10,4 Volt?
Schleifer ganz unten: Spannungfolger
Schleifer ganz oben: Invertierende Grundschaltung
Clemens schrieb:> Darf man denn davon ausgehen, dass der ganze Strom durch die Z-Diode> fließt?
Man darf davon ausgehen, dass die Z-Spannung stromunabhängig, also
konstant ist, solange der Strom >0 ist.
> Da ist doch ein Knoten und u.U. kann der OP-Ausgang eine> Stromsenke sein, je nach Ausgangsspannung?
Wegen der Dimensionierung kann der OPV-Ausgang auch bei max. negativer
Spannung (bei Vcc=+-15V) nicht mehr Strom aus dem Knoten ziehen als der
3k3/2k2-Teiler in die Z-Diode einspeißt.
>Darf man denn davon ausgehen, dass der ganze Strom durch die Z-Diode>fließt? Da ist doch ein Knoten und u.U. kann der OP-Ausgang eine>Stromsenke sein, je nach Ausgangsspannung?
Gute frage. In meiner Schaltung ist zwischen der Zehner diode und dem
10k ist ein Knotenpunkt sowie zwischen 3.3 und 2.2k.
Kann man davon sprechen dass sich der Strom aufteilt, oder bleibt er
gleich?
Ok frage hat sich erledigt:D
Adrian H. schrieb:> Kann man davon sprechen dass sich der Strom aufteilt, oder bleibt er> gleich?
Wenn du Ausgangsspannung ungleich -8V ist wird immer ein Strom durch den
10k fließen, bei dieser Schaltung kann man das aber vernachlässigen wenn
man mit einer idealen Z-Diode Rechnen darf.
Max H. schrieb:> Adrian H. schrieb:>> Kann man davon sprechen dass sich der Strom aufteilt, oder bleibt er>> gleich?> Wenn du Ausgangsspannung ungleich -8V ist wird immer ein Strom durch den> 10k fließen, bei dieser Schaltung kann man das aber vernachlässigen wenn> man mit einer idealen Z-Diode Rechnen darf.
ja es handelt sich um eine ideale Z-diode.Danke für die Antwort :)
Nico schrieb:> Max H. schrieb:>> Schleifer ganz oben: Invertierende Grundschaltung>> Nicht-Invertierende Grundschaltung
Die Schaltungen beiden Schaltungen sind ja äquivalent. Da man hier keine
variable Eingangsspannung und keine fixe Referenz hat ist es nur eine
Frage der Definition.
Ich habe für mich die -8V als Eigenspannung und 1.2V als Referenz für
den IV genommen.
Wenn man die 1.2V als Eigenspannung und -8V als Referenz definiert hat
man einen NIV.
Max H. schrieb:> Die Schaltungen beiden Schaltungen sind ja äquivalent. Da man hier keine> variable Eingangsspannung und keine fixe Referenz hat ist es nur eine> Frage der Definition.
Ich hatte den Gedanken auch, aber ich glaube dass der "Lehrer" einen
nicht-invertierenden Verstärker genommen hat und mit dieser Schaltung
dem Studenten zeigen möchte, dass man sowohl das negative Potential
"schieben" kann (Zener-Diode oder mit Op-Schaltung), als auch mit einem
Spannungsteiler am nicht-invertierenden Eingang einen Offset erzeugen
kann.
Der TO hat zwar die Originalschaltung nicht veröffentlicht, aber ich
wette das dort ein Port zwischen den beiden Eingangswiderständen ist.
Abgesehen davon hast Du recht.
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