Guten Tag zusammen! Ich hätte da mal eine Verständnissfrage zur Funktionsweise der angehängten spannungsstabilisierenden Schaltung. Frage A: Mir leuchtet es nicht ganz ein, warum sich am nichtinvertierenden Eingang des OPV immer die gleiche Spannung einstellt, wie am invertierenden Eingang. Frage B: Wie ist es zu erklären, dass die Spannung am Ausgang bei einer Veränderung der Eingangsspannung immer konstant bleibt? Frage C: Wie kann am Ausgang des OPV eine Spannung von 11,26V bzw 8,257V sein, wenn OPV+ = OPV-? Mir ist es klar, dass durch den Spannungsteiler sich am Ausgang immer 6V einstellen werden, wenn am OPV+ 1,5V sind... damit hängen die beiden Fragen zusammen. Ich bin der Meinung, dass zBsp durch eine kleinere Spannung am eingang (9V) der Strom Ic durch den pnp-Transistor kurzzeitig kleiner wird. Dadurch ist der Strom durch den Spannungsteiler kleiner, woraus resultiert, dass am OPV+ kurzzeitig eine kleinere Spannung abfällt. Da OPV+ nun kleiner OPV- ist, geht der Ausgang des OPV gegen Masse, wodurch die Spannung an der EB-Strecke des pnp-Transistors größer wird. Aus diesem Grund muss nun ein größerer Strom Ic fließen. Das bewirkt, dass sich am OPV+ wieder 1,5V einstellen und die Spannung am Ausgang konstant gehalten wird. Ist diese Überlegung richtig? Viele Grüße
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anwanhu schrieb: > Mir leuchtet es nicht ganz ein, warum sich am nichtinvertierenden > Eingang des OPV immer die gleiche Spannung einstellt, wie am > invertierenden Eingang. Grundprinzip eines OPV: seine Verstärkung wird als (ideal) unendlich angenommen, sodass er jegliche Spannungsdifferenz an seinen Eingängen zu einer beliebig hohen Ausgangsspannung verstärkt. Zusammen mit einer passenden Gegenkopplung regelt er damit den Ausgang entsprechend nach. Beim realen OPV ist die Verstärkung zwar nicht mehr unendlich, aber immer noch 10000 und mehr, sodass die reale Spannungsdifferenz zwischen seinen beiden Eingängen geringer ist, als du mit der Zahl deiner Nachkommastellen in der Simulation darstellen kannst.
anwanhu schrieb: > Ich bin der Meinung, dass zBsp durch eine kleinere > Spannung am eingang (9V) der Strom Ic durch den pnp-Transistor > kurzzeitig kleiner wird. Dadurch ist der Strom durch den Spannungsteiler > kleiner, woraus resultiert, dass am OPV+ kurzzeitig eine kleinere > Spannung abfällt. Da OPV+ nun kleiner OPV- ist, geht der Ausgang des OPV > gegen Masse, wodurch die Spannung an der EB-Strecke des pnp-Transistors > größer wird. Aus diesem Grund muss nun ein größerer Strom Ic fließen. > Das bewirkt, dass sich am OPV+ wieder 1,5V einstellen und die Spannung > am Ausgang konstant gehalten wird. > > Ist diese Überlegung richtig? Ja.
Jörg Wunsch schrieb: > Beim realen OPV ist die Verstärkung zwar nicht mehr unendlich, aber > immer noch 10000 und mehr, sodass die reale Spannungsdifferenz zwischen > seinen beiden Eingängen geringer ist, als du mit der Zahl deiner > Nachkommastellen in der Simulation darstellen kannst. Mir ist klar, dass die Differenzspannung eines OPV aufgrund einer sehr hohen Verstärkung gegen 0 geht. Für das aufgeführte Beispiel heißt es also, dass beispielsweise am OPV+ eine geringfügig höhere Spannung vorliegen muss als am OPV- (OPV+=1,5000000001; OPV-=1,50). Das bedeutet aber doch, dass die Spannung am Ausgang des OPV gegen die Versorgungsspannung geht (zBsp 12V). Wie können dann über der EB-Strecke 743mV abfallen, wenn Eingangsspannung und Ausgangsspannung des OPV gleich wären?
anwanhu schrieb: > Das bedeutet aber doch, dass die Spannung am Ausgang des OPV gegen die > Versorgungsspannung geht (zBsp 12V). Wie können dann über der EB-Strecke > 743mV abfallen, wenn Eingangsspannung und Ausgangsspannung des OPV > gleich wären? Ja, die Anschlüsse für den invertierenden und nichtinvertierenden Eingang des OPV sind falsch herum gezeichnet. War mir vorhin noch gar nicht aufgefallen.
anwanhu schrieb: > Jörg Wunsch schrieb: >> Beim realen OPV ist die Verstärkung zwar nicht mehr unendlich, aber >> immer noch 10000 und mehr, sodass die reale Spannungsdifferenz zwischen >> seinen beiden Eingängen geringer ist, als du mit der Zahl deiner >> Nachkommastellen in der Simulation darstellen kannst. > > Mir ist klar, dass die Differenzspannung eines OPV aufgrund einer sehr > hohen Verstärkung gegen 0 geht. Für das aufgeführte Beispiel heißt es > also, dass beispielsweise am OPV+ eine geringfügig höhere Spannung > vorliegen muss als am OPV- (OPV+=1,5000000001; OPV-=1,50). Ja. Damit die Schaltung im Gleichgewicht bleibt, darf der OPV-Ausgang nur ein bisschen um 11.3V pendeln. > Das bedeutet > aber doch, dass die Spannung am Ausgang des OPV gegen die > Versorgungsspannung geht (zBsp 12V). Nein, wieso? Durch die Gegenkopplung geht der Ausgang genau auf den "richtigen" Wert. Wenn die Spannung am OPV-Ausgang zu hoch oder zu niedrig wäre, würde der Regeltransistor weiter zu- oder aufsteuern und die Ausgangsspannung würde sich entsprechend ändern. Da nun aber die Ausgangsspannung zum OPV zurückgeführt wird, kann der OPV seinen Ausgang genau passend nachregeln. Ein idealer OPV erreicht dann durch die unendliche Verstärkung, daß beide Eingänge auf der gleichen Spannung liegen. Bei einem realen OPV bleibt eine kleine Abweichung, wobei die Ausgangsspannung des OPV im Sollzustand bestimmt ob die Differenz positiv oder negativ ist. > Wie können dann über der EB-Strecke > 743mV abfallen, wenn Eingangsspannung und Ausgangsspannung des OPV > gleich wären? Sind sie ja nicht. Die Bedingung für den stabilen Zustand ist, daß beide Eingänge des OPV die gleiche Spannung haben. Über die Ausgangsspannung wird da gar keine Aussage gemacht. Jörg Wunsch schrieb: > die Anschlüsse für den invertierenden und nichtinvertierenden > Eingang des OPV sind falsch herum gezeichnet. War mir vorhin noch > gar nicht aufgefallen. Nein, das paßt schon. Der Regeltransistor arbeitet ja in LDO-Konfiguration.
Jörg Wunsch schrieb: > Ja, die Anschlüsse für den invertierenden und nichtinvertierenden > Eingang des OPV sind falsch herum gezeichnet. War mir vorhin noch > gar nicht aufgefallen. Ich denke die Anschlüsse sind richtig herum gezeichnet. Ich verstehe genau diese Stelle der Schaltung nicht. Warum fallen am Ausgang des OPV 11,26V ab, bei einer Eingangsspannung der Schaltung von 12V? Natürlich ist das die Differenz aus 12V-0,743V, aber strebt der OPV denn nicht gegen einen Grenzwert - also entweder Versorgungsspannung oder GND bzw VPP-?
anwanhu schrieb: > aber strebt der OPV denn nicht gegen einen Grenzwert Wenn man ihn gegenkoppelt, nicht: man baut dann einen analogen Regelkreis auf, der genau das vermeidet, dass er an einen der beiden „Anschläge“ in die Sättigung läuft. Axel Schwenke schrieb: > Nein, das paßt schon. Der Regeltransistor arbeitet ja in > LDO-Konfiguration. OK, hast Recht.
anwanhu schrieb: > Ich denke die Anschlüsse sind richtig herum gezeichnet. ich denke zwar die sind zwar richtig, aber unüblich, es sollte egal sein denn der OPV wird sich so einstellen das die Eingangsbedingung passt, also das beide Eingänge eine Differenz von möglichst 0V haben. Nur der 5K nach GND könnte im - Eingang noch nachgerüstet werden das der Eingangsstrom kein Offset verursacht. Durch die Wahl vom PNP Trasi passt es aber, steigt die Ausgangsspannung wird also positiver, steigt auch die Ausgangsspannung am OPV weil nicht invertierender Verstärker, und damit steigt die Basispannung am Transistor in Richtung + (zum Emitter) was aber für den PNP mehr sperren bedeutet und somit wieder sinkende Ausgangspannung im Sinne der Regelung bedeutet. Trotzdem mit NPN und invertierender Verstärker wäre es mir lieber, Gewohnheit, aber alles passt soweit. anwanhu schrieb: > Ich verstehe > genau diese Stelle der Schaltung nicht. Warum fallen am Ausgang des OPV > 11,26V ab, bei einer Eingangsspannung der Schaltung von 12V? Natürlich > ist das die Differenz aus 12V-0,743V, aber strebt der OPV denn nicht > gegen einen Grenzwert - also entweder Versorgungsspannung oder GND bzw > VPP-? Der OPV muss sich so einstellen das seine Eingangsbedingung + und - gleich, Differenz 0V sind, der kann gar nicht anders.
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anwanhu schrieb: > Warum fallen am Ausgang des OPV > 11,26V ab, bei einer Eingangsspannung der Schaltung von 12V? Natürlich > ist das die Differenz aus 12V-0,743V, aber strebt der OPV denn nicht > gegen einen Grenzwert - also entweder Versorgungsspannung oder GND bzw > VPP-? Nein, das hat Axel doch oben erklärt. Der ideale OPV stellt seine Ausgangsspannung immer genau so ein, dass die Differenz der Eingangsspannungen gegen null geht, dabei ist die Höhe der Ausgangsspannung irrelevant (solange er nicht am Anschlag ist). Das ist doch gerade das Wesen der Regelung. Wäre die Ausgangsspannung nur minimal zu hoch (oder zu niedrig), würde das zu einer entsprechenden Eingangsspannungsdifferenz führen und der OPV wieder abregeln (aufregeln). Der reale OPV macht das genauso, nur das bei ihm eine winzige Spannungsdifferenz zwischen den Eingängen übrig bleibt.
Axel Schwenke schrieb: > Durch die Gegenkopplung geht der Ausgang genau auf den > "richtigen" Wert. Wenn die Spannung am OPV-Ausgang zu hoch oder zu > niedrig wäre, würde der Regeltransistor weiter zu- oder aufsteuern und > die Ausgangsspannung würde sich entsprechend ändern. Da nun aber die > Ausgangsspannung zum OPV zurückgeführt wird, kann der OPV seinen Ausgang > genau passend nachregeln. > > Ein idealer OPV erreicht dann durch die unendliche Verstärkung, daß > beide Eingänge auf der gleichen Spannung liegen. Bei einem realen OPV > bleibt eine kleine Abweichung, wobei die Ausgangsspannung des OPV im > Sollzustand bestimmt ob die Differenz positiv oder negativ ist. Danke. Diese Erklärung klingt überzeugend.
ArnoR schrieb: > Nein, das hat Axel doch oben erklärt. Sorry, habs zur gleichen Zeit geschrieben, wie Alex.
Jörg Wunsch schrieb: > Ja, die Anschlüsse für den invertierenden und nichtinvertierenden > Eingang des OPV sind falsch herum gezeichnet. War mir vorhin noch > gar nicht aufgefallen. Du musst nicht vergessen, dass in der Regelschleife noch der PNP-Transistor geschaltet ist. Dessen Phasenumkehr um 180 Grad wird durch Vertauschen der Eingänge aufgehoben. anwanhu schrieb: > Warum fallen am Ausgang des OPV > 11,26V ab, bei einer Eingangsspannung der Schaltung von 12V? Natürlich > ist das die Differenz aus 12V-0,743V, aber strebt der OPV denn nicht > gegen einen Grenzwert - also entweder Versorgungsspannung oder GND bzw > VPP-? Die Ausgangsspannung strebt gegen einen Grenzwert von 12V, wenn der OPamp übersteuert wird oder nicht gegengekoppelt ist, also keine oder falsche Beschaltung hat. Im Normalbetrieb geht die Ausgangsspannung auf den Wert, der die Eingangsdifferenz Null ergibt. E-Spannung ist hier 1,5V. E+ Spannung wird 1,50V, wenn am Spannungsteiler oben 6,00V besteht. Dafür muss der PNP soviel BE-Spannung haben (0,743mV), dass er am Kollektor gerade 6V erzeugt.
Joachim B. schrieb: > ich denke zwar die sind zwar richtig, aber unüblich, es sollte egal sein Durchaus üblich für derartige mit pnp statt npn Längstransistor aufgebaute Spannungsregler. anwanhu schrieb: > Wie können dann über der EB-Strecke > 743mV abfallen, wenn Eingangsspannung und Ausgangsspannung des OPV > gleich wären? Die 743 mV fallen deswegen da ab, da sonst der Si-Bip.Transistor nicht aufgesteuert würde. Und das Aufsteuern erledigt der OPv Ausgang.
Und weil es noch niemand gesagt hat: das ist eine Prinzipschaltung. In der Praxis würde man das nicht so bauen. Einerseits fehlt jegliche Strombegrenzung für den Basisstrom des Regeltransistors. Zum anderen wird die Schaltung schwingen wie Hölle, weil der Regeltransistor Verstärkung in die Regelschleife einbringt, die kompensiert werden muß. Für das prinzipielle Verständnis ist das zwar irrelevant. Aber man sollte sich nicht der Illusion hingeben, daß die Schaltung auch wirklich funktioniert.
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