Tag Zusammen,
ich habe mir gerade die zwei Formeln für INV und NINV OPV hergeleitet
bzw errechnet. Also die stinknormalen Formeln wie Ua=Ue*-R2/R1.
Nun stellt sich mir aber die Frage wenn ich jetzt zum Beispiel beim INV
den OPV einfach anders einbaue, also + und - ändere und sonst die
Beschaltung gleich lasse was sich damit ändert. Also Rückkoplung und
Eingangswiderstand gehen bei + und nicht bei - rein.
Ich errechne die Formeln ja über den Knotenpunktsatz. Der ändert sich
doch aber nicht wenn ich anstatt dem INV Eingang einen NINV Eingang
habe. Wo habe ich hier den Fehler bzw. an was muss ich denken.
Vielen Dank für eure Hilfe!
Chris schrieb:> Dann hast du einen Schmitt Trigger
Danke erstmals!
Aber ich komm doch dann trotzdem mit Hilfe der Knotenpunktgleichung auf
-R2/R1. Oder liege ich hier falsch???
Was genau änder sich hier, wenn der "virtuelle GND" anstatt dem -
Eingangsdes OPV jetzt auf einmal den + Eingang des opv sieht
Du hast richtig gerechnet.
Nur ist diese Schaltung nicht stabil und wird bei der kleinsten
Stoerung/Rauschen nach Vcc/Vee springen.
Der OPV arbeitet dann nicht mehr im linearen Bereich.
Josef schrieb:> Du hast richtig gerechnet.> Nur ist diese Schaltung nicht stabil und wird bei der kleinsten> Stoerung/Rauschen nach Vcc/Vee springen.> Der OPV arbeitet dann nicht mehr im linearen Bereich.
Danke. Aber warum ist das so?? Und warum ist das beim - Eingang stabil??
Das ganze hat überhaupt nichts mit Stabilität zu tun.
Deine Grundannahme, dass die Differenzspannung der beiden Eingänge null
ist, die Eingänge also gleiches Potential haben, ist dann einfach nicht
mehr gegeben, wenn du die Eingänge vertauschst. Nur die Gegenkopplung
sorgt für dieses Verhalten und die gibt es beim Vertauschen der Eingänge
dann nicht mehr.
Am Besten macht man sich das an der Schaltung klar.
Bei der Gegenkopplung (Rueckfuehrung auf - ) regelt der OPV die
Eingangsdifferenz auf 0V.
Bei der Mitkopplung (Rueckfuehrung auf + ) wird die Eingangsdifferenz
groesser.
Christian L. schrieb:> Das ganze hat überhaupt nichts mit Stabilität zu tun.
Nun es hat mit der Stabilitaet des Zustandes zu tun, in dem die
Eingangsdifferenz 0V ist. Und dieser Zustand ist nicht stabil im realen
Leben. Theroretisch gibt es aber diesen Zustand.
Christian L. schrieb:> Das ganze hat überhaupt nichts mit Stabilität zu tun.>> Deine Grundannahme, dass die Differenzspannung der beiden Eingänge null> ist, die Eingänge also gleiches Potential haben, ist dann einfach nicht> mehr gegeben, wenn du die Eingänge vertauschst. Nur die Gegenkopplung> sorgt für dieses Verhalten und die gibt es beim Vertauschen der Eingänge> dann nicht mehr.
Auch dir danke!
Sprich die Gegenkopplung muss immer über den - Eingang fließen was ja
beim INV und NINV auch so ist. Sonst ist es warum auch immer keine
gegenkopplung und der OPV hat nahezu "unendliche" Verstärkung, was auch
die Aussage mit stabil ein wenig belegt.
Verstehe ich das so richtig?? Und ja, warum ist die Differenzspannung
wenn die Gegenkopplung über den + Eingang läuft nicht gleich 0V?
Vielen Dank!
Josef schrieb:> Am Besten macht man sich das an der Schaltung klar.>> Bei der Gegenkopplung (Rueckfuehrung auf - ) regelt der OPV die> Eingangsdifferenz auf 0V.> Bei der Mitkopplung (Rueckfuehrung auf + ) wird die Eingangsdifferenz> groesser.>> Christian L. schrieb:>> Das ganze hat überhaupt nichts mit Stabilität zu tun.>> Nun es hat mit der Stabilitaet des Zustandes zu tun, in dem die> Eingangsdifferenz 0V ist. Und dieser Zustand ist nicht stabil im realen> Leben. Theroretisch gibt es aber diesen Zustand.
Jetzt erst gelesen! Vielen Dank jetzt macht das alles Sinn! Die meisten
OPV Schaltung (Integrier, Impedanzwandler,...) sind auch mit
GEgenkopplung betrieben. Widerspricht mir wenn ich hier falsch liege
Das mit der Mitkopplung muss ich mir noch ansehen soweit bin ich noch
nicht :D!
Vielen Dank!
Heinz schrieb:> Und ja, warum ist die Differenzspannung> wenn die Gegenkopplung über den + Eingang läuft nicht gleich 0V?
Weil durch die Mitkopplung jede kleine Differenz zwischen den Eingängen
nicht ausgeregelt wird, sondern sogar noch verstärkt. Theoretisch ist
der Zustand der Gleichheit schon vorhanden, aber eben nur theoretisch.
Praktisch bekommt man die Eingänge nie genau auf absolute Gleichheit.
Das ist dann wie das Balancieren eines Besenstieles. Wenn man keine
Ausgleichsbewegung macht, kippt er immer weiter, bis er umfällt. Wenn er
dagegen hängt, wird er nach einer gewissen Zeit des Pendelns ruhig
gerade nach unten hängen. Vielleicht etwas "unwissenschaftlich", aber
anschaulich :-)
?!? schrieb:> Heinz schrieb:>> Und ja, warum ist die Differenzspannung>> wenn die Gegenkopplung über den + Eingang läuft nicht gleich 0V?>> Weil durch die Mitkopplung jede kleine Differenz zwischen den Eingängen> nicht ausgeregelt wird, sondern sogar noch verstärkt. Theoretisch ist> der Zustand der Gleichheit schon vorhanden, aber eben nur theoretisch.> Praktisch bekommt man die Eingänge nie genau auf absolute Gleichheit.> Das ist dann wie das Balancieren eines Besenstieles. Wenn man keine> Ausgleichsbewegung macht, kippt er immer weiter, bis er umfällt. Wenn er> dagegen hängt, wird er nach einer gewissen Zeit des Pendelns ruhig> gerade nach unten hängen. Vielleicht etwas "unwissenschaftlich", aber> anschaulich :-)
DAnke sehr anschaulich! Das habe ich nun verstanden! Letzte kleine
Frage...
Warum ist beim + Eingang eine Mitkopplung und beim - Eingang eine
GEgenkopllung? ist das dann immer so und auch bei jedem OPV?
Heinz schrieb:> Und ja, warum ist die Differenzspannung> wenn die Gegenkopplung über den + Eingang läuft nicht gleich 0V?
Du solltest so eine Schaltung mal im zeitlichen Verlauf betrachten.
Nehmen wir doch einfach mal einen invertierenden Verstärker:
Der "+"-Eingang ist auf 0V gelegt, der Ausgang hat ebenfalls 0V und der
Eingang der Schaltung auch. Bis hierhin kein Problem. Jetzt legst du
aber eine Eingangsspannung an - z.B. 1V - und nehmen jeweils 1kOhm für
die Widerstände an. Jetzt stellt sich am "-"-Eingang eine Spannung von
0,5V ein. Die Eingangsspannungsdifferenz (von "+" zum "-"-Eingang
gerechnet) beträgt jetzt -0,5V und wird idealerweise mit unendlicher
Verstärkung verstärkt. Die Ausgangsspannung beginnt also in die negative
Richtung zu steigen. Was passiert jetzt aber automatisch mit der
Differenzspannung? Sie wird durch den Spannungsteiler ebenfalls nach
unten gezogen. Der Ausgang wirkt also der Ursache entgegen und die
Differenz sinkt. Sie sinkt eben soweit, bis die Differenzspannung wieder
gegen null geht. Das passiert eben bei -1V am Ausgang in diesem
Beispiel. Danach gibt es ja wieder keine Differenz, die den Ausgang
weiter in eine bestimmte Richtung gehen lässt. Deshalb sorgt die
Gegenkopplung dafür, dass die Eingangsspannungsdifferenz gegen null
geht.
Wenn du nun beide Eingänge vom OPV vertauschst ist die
Differenzspannung, bei 1V am Eingang, nicht -0,5V sonder +0,5V. Für
diesen Fall geht der Ausgang des OPVs also in positive Richtung und
erhöht damit die Differenzspannung sogar. Der Effekt verstärkt sich also
noch. Die Spannungsdifferenz kann also in diesem Fall nicht gegen null
gehen, sondern nimmt eben andere Werte an. Aus diesem Grund darf man die
Potentialdifferenz nicht mehr zu 0V setzen für Berechnungen. Es gibt
dann nur noch die beiden Fälle Ausgang maximal positiv oder Ausgang
maximal negativ.
Heinz schrieb:> Sprich die Gegenkopplung muss immer über den - Eingang fließen was ja> beim INV und NINV auch so ist.
Jain. In 99,9% aller Fälle ja. Wenn du die Funktion verstanden hast
kannst du dir ja mal überlegen, auf welchen Eingang zurückgekoppelt
werden muss, wenn zwischen Ausgang des OPVs und Abgriffpunkt für die
Rückkopplung eine invertierende Stufe sitzt. Sprich also das
Ausgangssignal nochmal *(-1) umgedreht wird, bevor du es zurückkoppelst.
Auch solche Schaltungen gibt es, sie sind halt nur seltener anzutreffen.
Heinz schrieb:> Warum ist beim + Eingang eine Mitkopplung und beim - Eingang eine> GEgenkopllung? ist das dann immer so und auch bei jedem OPV?
Ja, das muß ja auch so sein. Überleg dir mal, wie sich der Ausgang im
Verhältnis zum Eingang verhält. Wenn der Eingang(+) steigt, steigt auch
der Ausgang. Deswegen heißt der Eingang auch "nicht-invertierender"
Eingang. Und wenn der Eingang(-) steigt, dann sinkt der Ausgang. Also
gerade andersrum. Deswegen heißt er auch "invertierender" Eingang. Wenn
du dir dieses Verhalten mal durch den Kopf gehen läßt, verstehst du
auch, warum einmal die Differenz ausgeregelt wird und einmal verstärkt.
:-)
Christian L. schrieb:> Wenn du nun beide Eingänge vom OPV vertauschst ist die> Differenzspannung, bei 1V am Eingang, nicht -0,5V sonder +0,5V. Für> diesen Fall geht der Ausgang des OPVs also in positive Richtung und> erhöht damit die Differenzspannung sogar. Der Effekt verstärkt sich also> noch. Die Spannungsdifferenz kann also in diesem Fall nicht gegen null> gehen, sondern nimmt eben andere Werte an. Aus diesem Grund darf man die> Potentialdifferenz nicht mehr zu 0V setzen für Berechnungen. Es gibt> dann nur noch die beiden Fälle Ausgang maximal positiv oder Ausgang> maximal negativ.
Christian du bist der Beste!! Ich habe es Verstanden!! Vielen Dank!
Hab jetzt beide Varianten durchgerechnet und mir vorgestellt dass die
Spannung in Zeitlupe am Ausgang nach oben wandert. Hier kann man
deutlich, wie du auch gesagt hast, sehen wie die Spannung am + Eingang
nach oben wandert und eben nicht gegen 0 wie beim - Eingang!
Vielen Dank für deine Mühen!
Auch den anderen Danke ich vielmals!
Ich werde jetzt noch paar andere Varianten durchrechnen und schauen ob
ich es wirklich verstanden habe... :D
Vielleicht solltest Du Dir noch mal die "normale" Funktion eines OPs vor
Augen halten.
Einfach betrachtet ist das ein Verstärker mit sehr hoher Verstärkung.
Ohne Gegenkopplung (offen) oder sogar mit Mitkopplung verstärkt der fast
Nix maximal und geht damit in die Begrenzung. Sowohl in positiver als
auch in negativer Richtung. Das eine Differenz verstärkt wird, hat im
Grunde genommen hiermit nichts zu tun. Das ist ein nicht besonders
stabiles Verhalten, da ein fast nix schon diesen Zustand beeinflussen
kann.
Amateur schrieb:> Vielleicht solltest Du Dir noch mal die "normale" Funktion eines> OPs vor> Augen halten.> Einfach betrachtet ist das ein Verstärker mit sehr hoher Verstärkung.> Ohne Gegenkopplung (offen) oder sogar mit Mitkopplung verstärkt der fast> Nix maximal und geht damit in die Begrenzung. Sowohl in positiver als> auch in negativer Richtung. Das eine Differenz verstärkt wird, hat im> Grunde genommen hiermit nichts zu tun. Das ist ein nicht besonders> stabiles Verhalten, da ein fast nix schon diesen Zustand beeinflussen> kann.
Was verstehst du unter "normal".
Die normalen Eigenschaften sind doch einfach großer Eingangswiderstand,
kleiner Ausgangswiderstand, leerlaufspannung unendlich und sehr große
Verstärkung. Oder was genau soll ich mir da nochmal ansehen? GErade den
Satz nach Mitkopplung verstehe ich nicht wirklich...
