Hallo Zusammen,
mein Name ist Mathias und ich studiere Fahrzeugtechnik.
Im Rahmen meiner Analogtechnik-Vorlesung habe ich die im Anhang
befindliche Aufgabe bekommen.
Ich weiß aber nicht so wirklich wie ich da heran gehen doll.
1. Kann ich Annehmen, dass die Ausgangsspannung Ua eine sinusförmige
Spannung mit einer Amplitude von 9V ist? Also den zeitlichen Verlauf
einer Spannung müsste man ja schon kennen oder irre ich mich da?
2. Das Potential am nichtinvertierenden Eingang Phi_p soll beim
Einschalten negativ sein? Welches Potential Phi_n liegt dann am
invertierenden Eingang an? Das benötige ich ja um die Differenzspannung
zu berechnen oder?
3. Fließt vom Ausgang des OPV ein Strom in den nachfolgenden Knoten oder
ist der Strom iR3 gleich dem Strom iR2?
4. Teilt sich der Kondensatorstrom iC am nachfolgenden Zweig nochmal auf
oder kann ich sagen das iC gleich dem Strom iR1 ist?
Ich würde mich sehr freuen wenn mir jemand ein paar Hilfestellungen
geben könnte.
Vielen Dank im Voraus.
Viele Grüße Mathias
Sternmat schrieb:>> 1. Kann ich Annehmen, dass die Ausgangsspannung Ua eine sinusförmige> Spannung mit einer Amplitude von 9V ist? Also den zeitlichen Verlauf> einer Spannung müsste man ja schon kennen oder irre ich mich da?
Nein, dort wird kein Sinussignal entstehen.
> 2. Das Potential am nichtinvertierenden Eingang Phi_p soll beim> Einschalten negativ sein? Welches Potential Phi_n liegt dann am> invertierenden Eingang an? Das benötige ich ja um die Differenzspannung> zu berechnen oder?
Das ist angegeben: Uc(0)=0V. Damit ist Phi_n(0) auch 0V. Du weißt damit
also auch U_a(0) - wenn man annimmt, dass Phi_p<-10µV ist...
> 3. Fließt vom Ausgang des OPV ein Strom in den nachfolgenden Knoten oder> ist der Strom iR3 gleich dem Strom iR2?
Der Strom aus dem OpAmp-Ausgang ist unbekannt - bzw. als unbekannt
anzunehmen. Der Strom in R2 uns R3 ist nicht gleich.
> 4. Teilt sich der Kondensatorstrom iC am nachfolgenden Zweig nochmal auf> oder kann ich sagen das iC gleich dem Strom iR1 ist?
Du darfst I_C=I_R3 annehmen, da hier angenommen wird, dass es keine
OpAmp-Eingangsströme gibt.
Sternmat schrieb:> Ich weiß aber nicht so wirklich wie ich da heran gehen doll.
Als erstes würde ich vorschlagen den Anhang richtig gedreht
einzustellen. Nicht das sich der Ing. kurz vor dem Weekend den Hals
verrenkt.
Vielen Dank für die schnelle Antwort drake.
Zu 1.
Benötige ich aber nicht den zeitlichen Verlauf einer Größe um
uC(t)=f(Phi_n) zu berechnen? Oder wie würdest du dabei vorgehen?
Zu 3. Würde sich der OPV-Ausgangsstrom über die Verstärkung berechnen
lassen?
Zu 4. Ich meinte eigentlich den Knoten nach dem Kondensor, also ob ich
gleich iR1 ist?
Viele Grüße Mathias
Sternmat schrieb:> 1. Kann ich Annehmen, dass die Ausgangsspannung Ua eine sinusförmige> Spannung mit einer Amplitude von 9V ist?
Worauf basiert diese Annahme?
> 4. Teilt sich der Kondensatorstrom iC am nachfolgenden Zweig nochmal auf> oder kann ich sagen das iC gleich dem Strom iR1 ist?
Der Kondensatorstrom hat mit dem Strom durch R1 nichts gemeinsam. Und
somit hängt der Kondensatorstrom nur von der Ausgangsspannung Ua, dem R3
und einem evtl. Leckstrom am invertierenden Eingang ab...
> ist der Strom iR3 gleich dem Strom iR2?
Exakt(!) genausowenig wie der Kondensatorstrom was mit dem Strom durch
R1 zu tun hat, hat der Strom durch R3 was mit dem Strom durch R2 zu tun.
Es ist sogar genau andersrum:
Ir3=Ic und Ir1=Ir2
Sternmat schrieb:> Zu 4. Ich meinte eigentlich den Knoten nach dem Kondensor, also ob ich> gleich iR1 ist?
Der Knoten "nach dem Kondensator" ist die Masse und somit der
Bezugspunkt. Auf dieses Potenial beziehst du deine Eingangsgleichungen.
Dort hinein kann alles mögliche fließen, denn dort ist die Versorgung
angeschlossen...
Hallo lkmiller,
Vielen Dank für deine schnelle Antwort.
Die Annahme einer sinusförmigen Spannung Ua habe ich getroffen, da ich
bei dieser Aufgabe keine Eingangsspannung habe, und für die Berechnung
von
uC(t)=f(Phi_n)benötige ich doch den Verlauf einer zeitlichen
veränderlichen Größe oder irre mich?
Versteh sonst nicht die Angabe von Ua,min=-9V und Ua,max=9V.
Wie lässt sich dann der Strom iR1 berechnen?
Viel Grüße Mathias
Sternmat schrieb:> Versteh sonst nicht die Angabe von Ua,min=-9V und Ua,max=9V.
über das Gegenkopplungsnetzwerk R1, R2 sieht dieser OPV keine
Gegenkopplung sondern eine Mitkopplung. Der Ausgang Ua wird sich deshalb
nicht auf einen festen Wert Ua einstellen, sondern er wird zwischen zwei
Extremen hin und her schalten. (Also nicht wie eine "normale"
OPV-Schaltung sondern eher wie ein Komparator.) Deswegen die Angabe von
Ua,min und Ua,max.
Stell dir vor, am Ausgang liegt Ua,max. Was liegt dann am ninv-Eingang?
Welche Spannung muss sich am Kondensator (und damit am inv-Eingang)
einstellen, damit der Ausgang nach Ua,min umschaltet?
Sternmat schrieb:>> Zu 3. Würde sich der OPV-Ausgangsstrom über die Verstärkung berechnen> lassen?
Nein, die Ausgangsspannung!
> Zu 4. Ich meinte eigentlich den Knoten nach dem Kondensor, also ob ich> gleich iR1 ist?
Ach, an diesen "Knoten" habe ich gar nicht gedacht. Und warum? Dort
hängt doch ein GND-Symbol! Das ist dein Bezugspotential - also 0V. Du
kannst nicht wissen, wieviel Strom in oder aus dem GND-Anschluss fließt.
Nein, I_R1 ist nicht gleich I_C.
Hint: versuche, doch einmal einen idealen Operationverstärker
(v=unendlich, aber V_a,min=-9V, V_a,max=+9V) anzunehmen und damit die
Spannungsverläufe zu berechnen: Was weißt du über den Zeitpunkt t=0? Was
ergibt sich dann für eine OpAmp-Ausgangsspannung V_a? Was passiert
weiter und wie kannst du das mathematisch beschreiben? Etc...
Hint2: Es wird ein Rechteckgenerator...
Sternmat schrieb:> Wie lässt sich dann der Strom iR1 berechnen?
1. Dieser Strom ist nithc relevant
2. Wenn du ihn unbedingt berechnen willst, dann brauchst du Ua, R1 und
R2
Also bei mir ist das schon ein bisschen her, aber ich denke ich würde so
an die Sache ran gehen.
Ich betrachte den Zeitpunkt t=0: Der Kondensator ist leer. Also liegt
der -Anschluss des OP auf Masse. Mit dem Verstärkungsfaktor kann man nun
die Ausgangsspannung in Abhängigkeit der Widerstande berechnen (am
besten neu zeichnen ohne Kondensator). Das Ergebnis liefert dir den
Startwert für die weiteren Berechnungen.
Jetzt wird sich der Kondensator mit der e-Funktion aufladen. Widerstand
ist R3 und die Spannung ist die, die am Ausgang des OP anliegt.
Die eine Gleichung in die andere eingesetzt gibt den zeitlichen Verlauf
der Ausgangsspannung.
Dann würde ich das in ein Simulationsprogramm tippen und die Ergebnisse
vergleichen.
Ich hoffe du kommst so weiter.
Grüße, Jens
Kopfschüttel schrieb:> Im Leben nicht.
Aber, aber. Nur weil du eine so einfache Schaltung nicht verstehst,
musst du noch lange nicht an Suizid denken!
Falls du deinen Kommentar aber ernst gemeint haben solltest: Schau noch
einmal die Schaltung an: Der Schaltungs-Ausgang ist mit dem
OpAmp-Ausgang verbunden, nicht mit dem Kondensator.
Lothar M. schrieb:> Kopfschüttel schrieb:>> Im Leben nicht. Das ist ein Sägezahngenerator.> Es ist ein Trapezgenerator... ;-)
Ja, mit dem OpAmp-Modell der Aufgabenstellung dann schon.
Sternmat schrieb:> Ich weiß aber nicht so wirklich wie ich da heran gehen doll.
Aus "Up < Uc" ergibt sich Ud = negativ und daraus wegen der unendlichen
Verstärkung eine Ua = Uamin = -9V.
Mit dieser Ua kannst du jetzt den Verlauf von Uc ausrechnen. Dazu
musst du nur das RC Glied R3+C betrachten!
Weil zwischenzeitlich die Ua auf -9V gegangen ist, ergibt sich eine
Spannung von Up = -4,5V am nichtinvertierenden Eingang.
Ist der Kondensator dann also auf -4.50001V aufgeladen, dann wird die Ud
= positiv und der Ausgang schaltet auf +9V um und das Spiel beginnt won
vorn...
Hallo zusammen,
erstmal vielen Dank für die vielen hilfreichen Beiträge.
Im moment stecke ich wieder fest.
Wenn ich die Maschensätze aufstelle komme ich auf folgende Gleichungen.
UR1+UR2+Ua=0
UR1+Ud+Uc=0
Ua=Uc+U3
Ud=Up-Un
Ua=A0*(Up-Un)
Ist das erstmal soweit richtig?
Jetzt ergibt sich mir ein Konflikt.
Aus Gleichung 1 folgt: UR1=UR2=-Ua/2
Das heißt ja bei negativen Potential am ninv Eingang und Un=0 ist Ua
positiv.
Aus Gleichung fünf ergibt sich mir Ua ist negativ.
Ich würde mich freuen wenn mir jemand sagen könnte wo mein Fehler liegt.
Viele Grüße
Mathias
Sternmat schrieb:> UR1+UR2+Ua=0Sternmat schrieb:> Aus Gleichung 1 folgt: UR1=UR2=-Ua/2
Zeichne dir Bezugspfeile in die Schaltung ein und beachte deren
Richtung. Wenn du die Bezugspfeile entsprechend wählst, dann stimmt
deine Rechnung. Dann bedeutet ein negatives UR1 aber, dass Up positiv
ist.
Sternmat schrieb:> Sorry das war mein erster Beitrag hier. Das nächste mal mach ich es> besser.
Dumme Ausrede. In anderen Foren sollte man seine Bilder auch richtig
herum veröffentlichen. Das ist doch keine Besonderheit dieses Forums!
