Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frage zum OP / Tietze Schenk


von Tamer M. (kaffee89)


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Im Tietze-Schenk steht, dass OPVs (keine single supplys) mit zwei 
Spannungsquellen versorgt werden um Ein- und Ausgangsruhepotentiale von 
0 Volt zu haben. Was genau ist damit gemeint?

Ich hab das bisher immer so verstanden, dass das Kernstück eines OPS der 
Differenzenverstärker am Eingang ist und der zur Aussteuerung ins 
negative und positive jeweils zwei Quellen benötigt. Das steht aber dort 
so nicht drin.

von Thomas W. (Gast)


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Tamer M. schrieb:
> Was genau ist damit gemeint

Dass es echtes Rail-to-Rail nicht gibt.

von Tamer M. (kaffee89)


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Vielen Dank für die Antwort. Aber das steht im Tietze-Schenk nicht drin 
...
Rail to Rails erreichen am Ausgang fast die Versorgungsspannung. Doch 
den Satz im Tietze Schenk versteh ich trotzdem nicht.

von Helmut S. (helmuts)


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> Im Tietze-Schenk steht, dass OPVs (keine single supplys) mit zwei
Spannungsquellen versorgt werden um Ein- und Ausgangsruhepotentiale von
0 Volt zu haben. Was genau ist damit gemeint?

Diese Opamps benötigen eine negative Versorgungsspannung um am Eingang 
Spannungen in der Nähe von 0V verarbeiten zu könnnen da deren Common 
Mode Eingangsspannungsbereich nicht bis zur negativen 
Versorgungsspannung geht.

von Thomas W. (Gast)


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Tamer M. schrieb:
> Rail to Rails erreichen am Ausgang fast die Versorgungsspannung.

Eben nur fast. Wie willst du, sobald etwas Strom fließt, ohne zweite 
Versorgungsspannung exakt auf 0V kommen.

von Tamer M. (kaffee89)


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Hallo Helmuts,

danke für deine Antwort.
Kannst du mir das näher erläutern? Common Mode bedeutet doch Gleichtakt, 
oder? Nun diese OPs benötigen also eine positive und negative 
Versorgungsspannung um am Eingang und Ausgang Spannungen von 0V "zu 
ermöglichen". Was genau hat das mit Gleichtakt zu tun?

Vielen Dank im Voraus!

von Helmut S. (helmuts)


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Das nennt sich so im Datenblatt. Wenn ein Opamp mit Rückkopplung im 
linearen Bereich arbeitet, dann ist die Spannung zwischen +Eingang und 
-Eingang fast 0V. Wenn also ein Eingang bei 0V liegt, dann ist 
automatisch der andere Eingang auch bei 0V.
Damit der Opamp bei einer Spannung von 0V an den Eingängen funktioniert 
benötigt man eine negative Versorgungsspannung für den internen 
Differenzverstärker. Stell dir vor innen ist ein Differenzverstärker mit 
2 NPN-Transistoren und einem weiteren NPN-Transistor als Stromquelle. 
Disee Stromquelle benötigt eine um einige Volt niderigere 
Versorungsspannung, also eine negative Spannung falls die Eingänge des 
Differenzverstärkers auf 0V liegen sollen.

von Tamer M. (kaffee89)


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Hallo Helmuts,

danke für deine Antwort. Eine Sache bringt mich aber durcheinander:
Bei Gegenkopplung sind doch die Potentiale an den Eingängen P und N 
gleich, sodass die Spannung am Eingang 0 Volt beträgt. Das meintest du 
oder? Das P und N dann auf 0 Volt Potential sind wäre mir neu.

von Helmut S. (helmuts)


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> Das P und N dann auf 0 Volt Potential sind wäre mir neu.

Das habe ich auch nicht behauptet.

Ich habe nur gesagt wenn die Eingänge auf 0V sind, dann ....

von Tamer M. (kaffee89)


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Ahh stimmt ... die Spannungen hast du geschrieben, nicht die Potenziale. 
Kannst du mir das auch in Bezug auf den Ausgang erklären?

von Tamer M. (kaffee89)


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Wenn ich mir das jetzt nochmal durchlese im Tietze-Schenk versteh ich 
das so:
Bei symmetrischer Versorgungsspannung liegen am Ausgang und am Eingang 
0V an, sofern kein Signal eingespeist wird. Ist das richtig?

von Udo S. (urschmitt)


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Tamer M. schrieb:
> Wenn ich mir das jetzt nochmal durchlese im Tietze-Schenk versteh ich
> das so:
> Bei symmetrischer Versorgungsspannung liegen am Ausgang und am Eingang
> 0V an, sofern kein Signal eingespeist wird. Ist das richtig?

Bestimmt nicht. Es ist eigentlich das Wesentliche gesagt, wenn du etwas 
immer noch nicht verstehst, dann zitiere den genauen Wortlaut, am Besten 
noch mit Seitennummer, Kapitelangabe und Auflage der Tietze Schenk.

von Helmut S. (helmuts)


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> Bei symmetrischer Versorgungsspannung liegen am Ausgang und am Eingang
0V an

Wer die Eingänge eines Opamps offen lässt, der hat verloren. Da stellt 
sich gar keine vernünftige Spannung von allein ein.

Außerdem braucht man keine symmetrische Versorgung sondern eine die halt 
etwas positiver und eine die etwas negativer als die zu erwartende 
Eingangsspannung ist.

von Tamer M. (kaffee89)


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Ich hab mich gerade noch etwas eingelesen:

Das Potential des Differenzverstärkerausgangs nimmt meistens Werte an, 
die in der Nähe der negativen Versorgungsspannung liegen. Um nun ein 
Ausgangspotential von 0 Volt zu ermöglichen, wird im OP dann noch eine 
Potentialverschiebungsstufe eingebaut, damit der Ausgang auf 0 Volt ist 
wenn am Eingang kein Signal anliegt. Ist das denn richtig?

von Helmut S. (helmuts)


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Degriff am Eingang liegt kein Signal ist irreführend. Es muß immer 
irgend eine Spannung am Eingang angelegt werden und sei es 0V.

Welche Spannung sich am Ausgang ergibt hängt von der Beschaltung ab 
(Eingangsspannung(en), Widerständsbeschaltung). Die Ausgangsstufe in 
klassischen Opamps ist oft eine AB-Endstufe. Die kommt per Prinzip 
maximal bis eine Ube-Spannung an die Versorgungsspannungen. Wer da 0V am 
Ausgang haben will und dabei Strom liefern oder ziehen will, der braucht 
eine negative Versorgungsspannung die z. B. mindestens -1V sein muß. 
Manche Opamps haben andere Endstufenschaltung die zumindest bis auf 
Ucesat and die negative Versorgungsspannung kommen. Aber auch das ist 
halt nicht 0V.

von Thomas W. (Gast)


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Tamer M. schrieb:
> Das Potential des Differenzverstärkerausgangs nimmt meistens Werte an,
> die in der Nähe der negativen Versorgungsspannung liegen.

Aber nur, wenn er so beschaltet ist.

Ein OP ist i.A. schlicht und einfach bemüht, die Differenz zwischen 
seinen Eingängen möglichst gut auf 0V zu halten.

von Schaltplanleser (Gast)


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Thomas W. schrieb:
> Ein OP ist i.A. schlicht und einfach bemüht, die Differenz zwischen
> seinen Eingängen möglichst gut auf 0V zu halten.

Nö.

Ein OP ist i.A. schlicht und einfach bemüht, die Differenz zwischen
seinen Eingängen möglichst stark im Rahmen seiner Leerlauf-
verstärkung zu verstärken.

von Reitlehrer (Gast)


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Schaltplanleser schrieb:
> Thomas W. schrieb:
>> Ein OP ist i.A. schlicht und einfach bemüht, die Differenz zwischen
>> seinen Eingängen möglichst gut auf 0V zu halten.
>
> Nö.
>
> Ein OP ist i.A. schlicht und einfach bemüht, die Differenz zwischen
> seinen Eingängen möglichst stark im Rahmen seiner Leerlauf-
> verstärkung zu verstärken.

Also ich setze da eher auf Thomas.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Reitlehrer schrieb:
> Schaltplanleser schrieb:
>> Thomas W. schrieb:
>>> Ein OP ist i.A. schlicht und einfach bemüht, die Differenz zwischen
>>> seinen Eingängen möglichst gut auf 0V zu halten.
>>
>> Nö.
>>
>> Ein OP ist i.A. schlicht und einfach bemüht, die Differenz zwischen
>> seinen Eingängen möglichst stark im Rahmen seiner Leerlauf-
>> verstärkung zu verstärken.
>
> Also ich setze da eher auf Thomas.

Beide haben recht, aber Thomas W. nur, wenn "sein" OP auch mit einer 
passenden Gegenkopplung beschaltet ist.

Gruß Dietrich

von Helmut S. (helmuts)


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Schaltplanleser schrieb:
> Thomas W. schrieb:
>> Ein OP ist i.A. schlicht und einfach bemüht, die Differenz zwischen
>> seinen Eingängen möglichst gut auf 0V zu halten.
>
> Nö.
>
> Ein OP ist i.A. schlicht und einfach bemüht, die Differenz zwischen
> seinen Eingängen möglichst stark im Rahmen seiner Leerlauf-
> verstärkung zu verstärken.

Gute Erklärung.
Erst durch die Gegenkopplung läßt sich der Opamp zähmen. Dabei ergibt 
sich  eine kleine Spannungsdifferenz Udiff zwischen den beiden 
Eingängen.

Ue+ - Ue- = Udiff = Ua/Leerlaufverstärkung

Mit Zahlen

Ua=10V, Leerlaufverstärkung=100000

Udiff = 10V/100000 = 0,1mV

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