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Operationsverstärker - Verständnisfrage
Gast
#4821928
Hallo Leute, ich bin der Rigo. Ich habe mir seit einiger Zeit den Operationsverstärker angeschaut und kann mir immer noch nicht eine Frage klären. Bei einem Operationsverstärker wirkt ja der Ausgang dem Eingang so stark entgegen, dass die Differenzspannung gleich Null wird, aber wieso? Was wäre, wenn die Differenzspannung 1 ist? Dann würde sich doch einfach eine andere Verstärkung ergeben oder nicht? Wäre sehr dankbar für eure Hilfe :-)
Gast
#4821940
Das gilt nur in der Rückkopplung, ich glaube nur in der negativen. Ich überlege mir das immer so: Der Operationsverstärker hat eine sehr hohe Verstärkung der Differenz zwischen Eingang und Ausgang. Wenn die Differenz 1mV (ziemlich wenig) ist, ist der Ausgang auf z.B. 100V. Das geht natürlich nicht, also ist er in der oberen Begrenzung. Das gleiche für den negativen Bereich. Wenn der Ausgang auf den negativen Eingang zurückgekoppelt ist und die Spannung am positiven Eingang höher ist als die Spannung am negativen Eingang, steigt die Ausgangsspannung. Damit steigt aber auch die Spannung am negativen Eingang, bis sie so groß ist, wie die am positiven Eingang. Die Eingänge werden auch (oder hauptsächlich) invertierend und nicht-invertierend genannt. Positiv und negativ ist aber kürzer. Bei einem idealen OPV ist die Verstärkung unendlich.
Gast
#4821955
Wilhelm M. schrieb: > Bei einem idealen OPV ist die Verstärkung unendlich. ... und sinkt im Frequenzgang mit 20dB/Dekade.
Gast
#4821956
Rigo schrieb: > Bei einem Operationsverstärker wirkt ja der Ausgang dem Eingang so stark > entgegen, dass die Differenzspannung gleich Null wird, aber wieso? Weil die Schaltung drumrum, die Gegenkopplung, das so machen muss. Rigo schrieb: > Was wäre, wenn die Differenzspannung 1 ist? Dann wäre die Ausgangsspannung fast die volle positive Versorgungsspannung und bleibt da auch, egal ob 0.9 oder 1.2V Eingangsdifferenzspannung draus werden. Übersteuert. http://www.ti.com/lit/an/slod006b/slod006b.pdf Geschrieben hatte ich: ideal! https://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#Idealer_Operationsverst.C3.A4rker Hallo, hier kann man das schön nachlesen: http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opa1.htm In einer korrekten Schaltung mit OPV wird der OPV immer alles daran setzen, die Differenzspannung am Eingang auf fast genau Null Volt einzustellen. Ist sie 1 kV, mV, MV , wird sein Ausgang gesättigt an einer seiner Stellgrenzen hängen. Die Verstärkung ändert sich dabei nicht, kann so aber natürlich nicht mehr gemessen werden. Am besten aufbauen und damit herumspielen. Mit freundlichem Gruß Christian S. schrieb: > In einer korrekten Schaltung mit OPV wird der OPV immer alles daran > setzen, die Differenzspannung am Eingang auf fast genau Null Volt > einzustellen. Schmitt Trigger = keine korrekte Schaltung ...? Rigo schrieb: > Was wäre, wenn die Differenzspannung 1 ist? Dann würde sich doch einfach > eine andere Verstärkung ergeben oder nicht? Du meinst, wenn er sich immernoch im gegengekoppelten und ausgeregelten Bereich befindet? Also, wenn die 1V z.B. 10V am Ausgang trotz höherer Betriebsspannung ergeben? Dann hätte er eine Verstärkung von 10. So einen OP kenne ich nicht. Die haben immer wesentlich mehr. Ideal ist ja auch unendlich und nicht 1 oder gar 0. Entweder musst Du ihn so beschalten, dass er eine Verstärkung von 10 bekommt, oder Du must ihn diskret so aufbauen. Allerdings ändert sich die Verstärkung nicht, wenn Du eine andere Spannung anlegst. Die Verstärkung wird von der äußeren Beschaltung bzw. vom OP selbst festgelegt. Spannungen werden verstärkt, ändern aber die Verstärkung selbst nicht. Gruß Jobst Werner M. schrieb: > Wilhelm M. schrieb: >> Bei einem idealen OPV ist die Verstärkung unendlich. > > ... und sinkt im Frequenzgang mit 20dB/Dekade. :) Der war gut!
Gast
#4822283
Werner M. schrieb: > ... und sinkt im Frequenzgang mit 20dB/Dekade. Selbst beim realen Operationsverstärker ist das erst ab 10Hz ... 50Hz so (bei üblichen Typen). Und wie viele Dekaden gibt es noch unterhalb 10Hz? Er kann schließlich auch Gleichspannung verstärken. Nach oben sind es nur 5...6 Dekaden ...
Gast
#4822300
Rigo schrieb: > Hallo Leute, ich bin der Rigo. > > Ich habe mir seit einiger Zeit den Operationsverstärker angeschaut und > kann mir immer noch nicht eine Frage klären. > > Bei einem Operationsverstärker wirkt ja der Ausgang dem Eingang so stark > entgegen, dass die Differenzspannung gleich Null wird, aber wieso? > > Was wäre, wenn die Differenzspannung 1 ist? Dann würde sich doch einfach > eine andere Verstärkung ergeben oder nicht? > > Wäre sehr dankbar für eure Hilfe :-) Das kommt auf die Schaltung an, du beschreibst eine Schaltung mit negativer Rückkopplung wie den invertierenden Verstärker. Zu der negativen Verstärkung ist auch das Themengebiet Regelungstechnik interessant. Ein OPV an sich verstärkt erstmal nur die Differenz der Eingangsspannungen. Ua = (Upos-Uneg)*A wobei A der Leerlaufverstärkungsfaktor ist. Der ist beim idealen OPV unendlich, beim realen OPV je nach Modell 1000..1000000. Also sehr groß. In der Praxis bedeutet das, dass der OPV ohne Rückkopplung als Verstärker gar nicht benutzbar ist, seine Verstärkung ist so immens groß, dass wenige µV am Eingang direkt zu diversen 10V am Ausgang führen. Bei einer Betriebsspannung von 5V heisst das: Die Spannung am Ausgang ist entweder 0 oder 5V. Die lineare Beziehung zwischen Eingangsssignal und Ausgangssignal (Stell dir nen Sinus an Uneg vor) ist damit völlig weg. Linearität ist eine der wichtigsten Eigenschaften eines Verstärkers. Ein unlinearer Verstärker nennt sich Verzerrer. Also baut man eine Rückkopplung ein, die dazu führt dass die Verstärkung auf Werte runterkommt, die sinnvoll sind. Hast du beispielsweise einen Sinus mit 100mVpp und 5V Versorgung, darf dein Ausgangssignal 2,5Vpp nicht überschreiten. Also darf deine Verstärkung maximal 25 sein. Widerstände ausrechnen, einbauen, am Oszi überprüfen, fertig. Es gibt auch OPV Schaltungen die keinen Verstärker darstellen. Oszillatoren, Schmitt-Trigger usw. Da gibts dann häufig auch ne Rückkopplung, aber weniger stark ausgeprägt und ausserdem noch ne Mitkopplung, die das 0V/5V Anschlagverhalten bewusst provoziert. Komparatoren sind OPVs die so konstruiert werden, dass sie das besonders gut können.
Gast
#4822321
Werner M. schrieb: > Wilhelm M. schrieb: >> Bei einem idealen OPV ist die Verstärkung unendlich. > > ... und sinkt im Frequenzgang mit 20dB/Dekade. Und wird trotzdem nicht weniger :-) Ein Wunder! Werner M. schrieb: > Wilhelm M. schrieb: >> Bei einem idealen OPV ist die Verstärkung unendlich. > > ... und sinkt im Frequenzgang mit 20dB/Dekade. Der Frequenzbereich ist selbstverständlich auch unendlich.
Gast
#6105696
In diesem Video wird die Frage wirklich langsam und anschaulich beantwortet. (Die ersten 10min reichen aus) https://www.youtube.com/watch?v=YOdhwh9ACCY lg > Bei einem Operationsverstärker wirkt ja der Ausgang dem Eingang so stark
entgegen, dass die Differenzspannung gleich Null wird, aber wieso?
Es ist viel einfacher.
Uausgang = (U+Eingang - U-Eingang) * Verstärkung
Die Verstärkung ist bei Gleichspannung ca. 100000.
Angenommen die Ausgangsspannung wäre +5V. Dann ist die Differenz
zwischen dem Pluseingenag und dem Minuseingang +5V/100000=50uV. Die 50uV
(u steht für mikro) werden in all den "schönen" Formeln vernachlässigt.
Das heißt man nimmt an, dass die Spannungsdifferenz zwischen den
Eingängen 0V ist.
Gast
#6105751
wesc482 schrieb: > In diesem Video wird die Frage wirklich langsam Langsam... ist genau das richtige Stichwort. Über drei Jahre hat der Mann gebraucht. DREI JAHRE!
Gast
#6105817
Egon D. schrieb: > DREI JAHRE! Das ist mal ein schönes Video. Es läuft aber keine 3 Jahre! Es ist schon nach 30 Minuten zu Ende. Antwort schreiben |
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