Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik OP-amp Ausgangsspannung - die Zweite


von Abraxas (Gast)


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Guten Tag,

mir wurde bereits in diesem Thread erklärt, dass man an den Ausgang 
eines Verstärkers tunlichst kein höheres Potential als die eigentliche 
Ausgangsspannung anzulegen hat:

Beitrag "Op-amp Ausgangsspannung"

Die Antworten der Mitglieder haben mich vor einer Menge Frust bewahrt, 
aber nun für erneutes Stirnrunzeln bei mir gesorgt: Wenn eigentlich kein 
Strom in den Ausgang eines Op-Amps hineinfließen darf, weshalb ist genau 
dies bei einem Differentialverstärker der Fall?

Auf electronics-tutorials
( http://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_5.html )
wird I_f mit der Formel

I_f = (V_a - V_out) / R_3

angegeben. Das heißt dann doch eigentlich, dass eine Strom in den 
Ausgang des  Verstärkers fließt?
Was müsste ich diesbezüglich beachten, wenn ich einen Diff-Amp aufbaue?

von Abraxas (Gast)


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Kann mir niemand weiterhelfen?

von Ashoka (Gast)


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I_f ist der Strom durch R3, aber nicht der Strom aus dem Opamp-Ausgang !

von Achim S. (Gast)


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Abraxas schrieb:
> Wenn eigentlich kein
> Strom in den Ausgang eines Op-Amps hineinfließen darf,

Niemand in dem anderen Thread hat behauptet, dass der Strom am 
OPV-Ausgang nur in eine Richtung fließen darf. Du wurdest dort lediglich 
davor gewarnt, Spannungen am OPV-Ausgang anzulegen, die höher als die 
Versorgungsspannung sind. Und dass dein spezieller Schaltungsvorschlag 
mit vielen OPV nicht funktioniert, weil Eingang und Ausgang nahe an der 
positiven Versorgung betrieben werden.

Der Strom an einem OPV-Ausgang darf natürlich beide Vorzeichen haben 
(also "rein- oder rausfließen"), solange der Strom, die Spannung und die 
Verlustleistung im erlaubten Bereich bleiben.

von Achim S. (Gast)


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Ashoka schrieb:
> I_f ist der Strom durch R3, aber nicht der Strom aus dem Opamp-Ausgang !

Na ja, wenn sonst nichts am Ausgang hängt, dann fließt der Strom durch 
R3 natürlich auch durch den OPV-Ausgang.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Abraxas schrieb:
> Auf electronics-tutorials
> ( http://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_5.html )
> wird I_f mit der Formel
>
> I_f = (V_a - V_out) / R_3
>
> angegeben. Das heißt dann doch eigentlich, dass eine Strom in den
> Ausgang des  Verstärkers fließt?

Ja. Ein OP-Amp (mit Push-Pull-Endstufe) kann Strom abgeben und 
aufnehmen.

> Was müsste ich diesbezüglich beachten, wenn ich einen Diff-Amp aufbaue?

Wichtig ist, über welchen Weg der Strom fließt.
Völlig normal und OK ist, wenn der Strom
- aus der pos. Versorgungsspannung über den Ausgang herausfließt
- in den Ausgang hinein- und dann weiter aus der negativen 
Versorgungsspannung herausfließt.
Wenn das durch das Verhalten der Schaltung gewährleistet ist (richtige 
Beschaltung des Op-Amps), ist das OK. Dann bewirkt die Gegenkopplung den 
richtigen Stromweg.

Anders kann es sein, wenn der Strom "einfach so" in den Ausgang 
geschickt wird. Dann können (je nach Spannung der Stromquelle) die 
Transistoren im Op-Amp-Ausgang invers betrieben und zerstört werden.

Gruß Dietrich

von Abraxas (Gast)


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OK, danke für die antworten, die ich erst jetzt lesen konnte.
Darf man davon ausgehen, dass die meisten Verstärker bis runter zu 1v 
ausgeben können?

von Ashoka (Gast)


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Ja, aber macht das Sinn ? Er will doch eine Last treiben, also ist der 
Ausgang beschaltet.

von Achim S. (Gast)


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Abraxas schrieb:
> Darf man davon ausgehen, dass die meisten Verstärker bis runter zu 1v
> ausgeben können?

Du meinst, wenn die negative Versorgung bei 0V liegt? Sehr viele OPV 
können das. Und sehr viele OPV können das nicht. (es gibt halt so 
wahnsinnig viele unterschiedliche OPV-Typen).

Im Zweifel hilft ein Blick ins Datenblatt. Zum Vorsortieren kannst du 
nach Stichworten wie "single supply" oder "rail to rail" suchen.

von MaWin (Gast)


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Abraxas schrieb:
> Kann mir niemand weiterhelfen?

Nein.

Du verwechselst Strom und Spannung.

Es ist richtig, daß man an den Ausgang kein anderes Potential (Spannung) 
anlegen darf.

Es ist aber durchaus in Ordnung, wenn in den Ausgang Strom hinein oder 
herausfliesst, zumindest bis zu den meist 20mA die ein OpAmp so abkann.

Wenn man also ein anderes Potential (Sapnnung) ÜBER EINEN WIDERSTAND an 
den Ausgang anlegt, dann am Ausgang ein Strom (hinein oder heraus) aber 
er bleibt auf seiner Spannung und wird nicht auf ein anderes Potential 
gezwungen (was er tun würde, weil er ab 20mA aufgibt den Ausgang passend 
zu regeln).

Abraxas schrieb:
> Darf man davon ausgehen, dass die meisten Verstärker bis runter zu 1v
> ausgeben können?

Nein.

Erst mal wäre der Bezug nicht 0V, sindern die untere (manchmal negative) 
Betroebsspannung des OpAmp.

Normale OpAmp wie uA741 oder NE5532 oder TL071 können bis 3V an diese 
Spannung, bei einer Versorgung mit 0V also bis 3V runterregeln, bei 
einer Versorgung mit -5V bis -2V runterregeln (und schaffen auch die 3V 
nicht an die positive Versorgung, sondern liefern bei 12V sicher nur 9V)

Single Supply OpAmp wie LM324 können bis 1V an diese untere 
Versorgungsspannung heran, sie kommen aber bis 0V wenn man dafür sorgt, 
daß kein Strom in den Ausgang hinein fliesst (also lieber einen 
Widerstand nach Masse schalten).

Open Collector OpAps wie TAA761 kommen mit dem Ausgang bei moderater 
Belastung bis 1V an die untere und 0.1V an die obere 
Versorgungsspannung, können aber nicht so weit mit den Eingängen messen.

Und Rail-To-Rail OpAmps kommen auf 0.1V an die untere und 0.1V an die 
obere Versorgung ran,. bei 0V/5V Versorgung also 0.1V bis 4.9V liefern 
wenn die Belastung nicht zu hoch ist.

von Achim S. (Gast)


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Ashoka schrieb:
> Ja, aber macht das Sinn ? Er will doch eine Last treiben, also ist der
> Ausgang beschaltet.

Das bezog sich wohl auf meinen frühreren Beitrag?

Achim S. schrieb:
> Ashoka schrieb:
>> I_f ist der Strom durch R3, aber nicht der Strom aus dem Opamp-Ausgang !
>
> Na ja, wenn sonst nichts am Ausgang hängt, dann fließt der Strom durch
> R3 natürlich auch durch den OPV-Ausgang.

Nun, dann formuliere ich meine Antwort von oben neu: der Ausgang des OPV 
sorgt dafür, dass der Strom durch R3 fließt. Und dazu bringt er genau 
den Strom durch R3 auf sowie die weiteren Ströme, die für die Last 
benötig werden. Die Lastströme können das gleiche oder das umgekehrte 
Vorzeichen von R3 haben (je nachdem, wie die Last ausssieht und wogegen 
sie geschaltet ist), und sie können eben auch Null sein.

von Max M. (jens2001)


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Abraxas schrieb:
> Darf man davon ausgehen, dass die meisten Verstärker bis runter zu 1v
> ausgeben können?

Nein! Die können sogar neg. Spannungen "ausgeben".
Abhängig von den Versorgungsspannungen.
RTFM!

von Achim S. (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Die Lastströme können das gleiche oder das umgekehrte
> Vorzeichen von R3 haben

und das sollte natürlich heißen: "das gleiche oder das umgekehrte 
Vorzeichen des Stroms durch R3 haben". (Denn das Vorzeichen von R3 ist 
ziemlich sicher positiv.)

von Abraxas (Gast)


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In Ordnung, dann bin ich jetzt bestens informiert.
Bis 1v muss er halt runter, weil das in etwa die FB Spannung des 
geplanten Schaltregler ist.
Dann nehme ich halt einen rail to rail AMP, dürfte ja klappen.
Danke euch für die Hilfe!

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