Hallo nochmals Ich habe eine Frage zum Gleichrichter und zwar warum das so gemacht wird, denn die Halbwellen werden so ja quasi angeschnitten. Sprich erst gleichgerichtet, wenn die Spannung Ue > 0.7V ist?! Bei einer positiven Spannung Ue ergibt sich eine negative Ausgangsspannung. Damit sperrt D2 und D1 wird leitend, über den auch die Rückkopplung gegeben ist. Wenn Ue nun 0.2V war, ist Ua am OP Ausgang mit Verstärkung 5 gleich -1V. Ua=0, weil D2 eben sperrt. Bei einer negativen Spannung Ue ergibt sich eine positive Ausgangsspannung. Damit sperrt D1 und D2 leitet. Über R2 ist damit eine saubere Rückkopplung gegeben und die negative Spannung Ue erscheint als positive Halbwelle am Ausgang, aber eben erst ab -0.14V bei V=5
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Nein, der Witz beim aktiven Gleichrichter ist, dass aufgrund der hohen Leerlaufverstärkung des OPVs mithilfe der Über-Alles-Gegenkopplung die Durchflussspannung der Diode bis auf einem verschwindend kleinen Rest ausgeregelt wird. Bei nicht allzu hohen Frequenzen funktioniert das auch noch im mV-Bereich.
Solange die Dioden nicht leiten hat der OP keine Gegenkopplung und verstärkt mit seiner Leerlaufverstärkung.
>Ich habe eine Frage zum Gleichrichter und zwar warum das so gemacht >wird, denn die Halbwellen werden so ja quasi angeschnitten. >Sprich erst gleichgerichtet, wenn die Spannung Ue > 0.7V ist?! >sorry wenn Ue < 0.7V Das ist ein aktiver Einweggleichrichter. Da wird eben eine der beiden Halbwellen wgegeworfen. Auserdem hat ein OPV "unendlich" hohe Verstärkung, also arbeitet er bereits bei "unendlich" kleiner Spannung korrekt. Der OPV-Ausgang steuert also auch bei kleinsten Ue die Dioden durch.
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Mark S. schrieb: > Bei nicht allzu hohen Frequenzen funktioniert das auch noch im > mV-Bereich. Bis zu welcher Frequenz kann man das treiben, wenn man einen schnellen OP-Amp benutzt? Das wäre ja die perfekte Detektor-Gleichrichter-"Diode"?
Achso, jetzt habe ich es denke ich endlich drin, diesmal aber wirklich :P Sobald Ue nur geringfügig über oder unter 0 ist, verstärkt der Operationsverstärker mit seiner Leerlaufverstärkung so, dass die Ausgangsspannung so negative wird, dass die Diode leitet. Danke :)
Prima, jetzt musst du nur noch lernen ein Bild richtig rum zu drehen.
Tom schrieb: > Mark S. schrieb: >> Bei nicht allzu hohen Frequenzen funktioniert das auch noch im >> mV-Bereich. > > Bis zu welcher Frequenz kann man das treiben, wenn man einen schnellen > OP-Amp benutzt? > > Das wäre ja die perfekte Detektor-Gleichrichter-"Diode"? gute Frage
Lach schrieb: > Prima, jetzt musst du nur noch lernen ein Bild richtig rum zu > drehen. Wenn ich es bei mir am PC öffne erscheint es richtig. Ich weiss nur nicht, warum es hier immer dreht...
mauri schrieb: > Wenn ich es bei mir am PC öffne erscheint es richtig. Ich weiss nur > nicht, warum es hier immer dreht... Weil du es wahrscheinlich mit einem blöden Tool gedreht hast, das eine Zusatzdatei mit Informationen wie die Orientierung ablegt.
Lach schrieb: > mauri schrieb: >> Wenn ich es bei mir am PC öffne erscheint es richtig. Ich weiss nur >> nicht, warum es hier immer dreht... > > Weil du es wahrscheinlich mit einem blöden Tool gedreht hast, das eine > Zusatzdatei mit Informationen wie die Orientierung ablegt. Mit dem blöden Tool habe ich alle anderen Bilder auch erstellt und gedreht. Beitrag "Operationsverstärker mit Leistungsstufe" Dort hat es funktioniert... Ich glaube es funktioniert deshalb nicht, damit du was zu meckern hast :P
> Bis zu welcher Frequenz kann man das treiben, wenn man einen schnellen > OP-Amp benutzt? Was ist bei Dir ein schneller OPV? 10MHz, 100MHz, 1GHz, oder gar noch mehr? Egal, das hängt nicht nur vom OPV ab, sondern auch vom Aufbau, verwendeter Teile (parasitäre Dioden-Kapazitäten). Und natürlich von der erwarteten Qualität des Gleichrichtereffekts. Aber ich denke mal, etliche 10 oder gar 100MHz sollten heutzutage drin sein.
Wenn ich das richtig sehe muss der OP im Nulldurchgang der Eingangsspannung ganz schnell von +0.7V nach -0.7V (oder umgekehrt) wechseln. Das erfordert OPs mit extrem hoher slew-rate. Ich glaube, die Schaltung ist als HF-Gleichrichter nicht wirklich geeignet.
Tom schrieb: > Mark S. schrieb: >> Bei nicht allzu hohen Frequenzen funktioniert das auch noch im >> mV-Bereich. > > Bis zu welcher Frequenz kann man das treiben, wenn man einen schnellen > OP-Amp benutzt? > > Das wäre ja die perfekte Detektor-Gleichrichter-"Diode"? Nimm einen OPV mit 1GHz Transitfrequenz - dann hast Du bei 1MHz immer noch eine Schleifenverstärkung von 1000. Also als Hausnummer eine Flußsspannung von 0,6V/1000 = 0,6mV. Im übrigen bietet sich hier die Simulation mit LTSpice an.
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Martin O. (ossi-2) schrieb: >Wenn ich das richtig sehe muss der OP im Nulldurchgang der >Eingangsspannung ganz schnell von +0.7V nach -0.7V (oder umgekehrt) >wechseln. Das erfordert OPs mit extrem hoher slew-rate. Ich glaube, die >Schaltung ist als HF-Gleichrichter nicht wirklich geeignet. Es gibt OPV mit an/um die 10000V/µs (z.B. THS3201 - ok, ist ein CFA, aber egal). Die 0,7V schaffen die also in weniger als 100ps. Da ist eher der restliche Schaltungsaufbau der begrenzende Faktor ...
@Martin O. (ossi-2) >Wenn ich das richtig sehe muss der OP im Nulldurchgang der >Eingangsspannung ganz schnell von +0.7V nach -0.7V (oder umgekehrt) >wechseln. Das erfordert OPs mit extrem hoher slew-rate. Ich glaube, die >Schaltung ist als HF-Gleichrichter nicht wirklich geeignet. Du hast es erfaßt. Für HF braucht es im Normalfall auch keinen Präzisionsgleichrichter, das kann eine Diode allein und auch deutlich schneller. Daß man dafür mehr Pegel braucht, ist halt so, aber nicht tragisch.
Zunächst ist die Stelle in der Schaltung für D2 fehlerhaft. Die Diode muss in reihe mit R2 liegen, darf nicht den durch die Last erzeugten Ausgangsstrom führen,sondern nur den Strom, der über R1 fließt, da ja der Eingangsstrom eines Opamp nahezu Null ist. In der negativen Halbwelle von ue wird dann als Ausgangsspannung eine vermurkste Halbwelle entstehen, die ein indirektes Abbild der Durchlassspannung der Diode D1 ist. In der andren Halbwelle liegen dann D2 unde R2 in reihe. Die Ausgangsspannung besteht dann erstens aus dem vermurksten Halbwelle durch den Strom in der Diode D2 und dazu aus dem Spannungsverlauf an R2. Wenn beide Dioden gleich sind, (gepaart) heben sich die beiden vermurksten Teile gegenseitig auf und die reine Halbwelle, durch R2 erzeugt, lässt dann den exakten Mittelwert entstehen. Auf diese Weise entfällt im Mittelwert der Ausgangsspannung die Durchlasspannung der Dioden, mitsamt ihrer Temperaturabhängigkeit.
Peter R. schrieb: > Zunächst ist die Stelle in der Schaltung für D2 fehlerhaft. Die Diode > muss in reihe mit R2 liegen... Wenn Du nicht verstanden hast, wie ein PräGlei funktioniert, ist das ja in Ordnung. Aber Du musst nicht unbedingt jeden an Deiner Unwissenheit teilhaben lassen.
@Peter R. (Gast) >... >Wenn beide Dioden gleich sind, (gepaart) heben sich die beiden >vermurksten Teile gegenseitig auf und die reine Halbwelle, durch R2 >erzeugt, lässt dann den exakten Mittelwert entstehen. >Auf diese Weise entfällt im Mittelwert der Ausgangsspannung die >Durchlasspannung der Dioden, mitsamt ihrer Temperaturabhängigkeit. Toll - aber wir wollten keinen Mittelwert haben, und auch die Dioden nicht vorher auf Gleichheit ausmessen ... Ein Präzi-Gleichrichter soll ganz einfach ein exaktes Abbild der gleichgerichteten Eingangsspannung liefern. Beim Einweggleichrichter aber eben nur von einer Halbwelle.
Peter R. schrieb: > Zunächst ist die Stelle in der Schaltung für D2 fehlerhaft. Die Diode > muss in reihe mit R2 liegen, darf nicht den durch die Last erzeugten > Ausgangsstrom führen,sondern nur den Strom, der über R1 fließt, da ja > der Eingangsstrom eines Opamp nahezu Null ist. > > In der negativen Halbwelle von ue wird dann als Ausgangsspannung eine > vermurkste Halbwelle entstehen, die ein indirektes Abbild der > Durchlassspannung der Diode D1 ist. Alles falsch. Du hast die Schaltung nicht verstanden. D1 ist da aus zwei Gründen: 1. verhindert D1, daß der OPV bei der Ansteuerung mit der falschen (positiven) Polarität am Eingang seinen Ausgang in die Sättigung fährt. Das wäre kontraproduktiv, weil er aus der Sättigung nur langsam wieder heraus käme. Der aktive Gleichrichter würde dann verzögert vom sperrenden in den leitenden Zustand schalten. 2. sorgt D1 dafür, daß der Eingangswiderstand der Schaltung für beide Polaritäten der Eingangsspannung gleich (nämlich gleich R1) ist. Das ist zwar in erster Näherung nur eine Schönheitsreparatur, aber wenn der Schaltungsteil vor dem Gleichrichter einen nennenswerten Ausgangswiderstand hat, kann das sonst unschöne Effekte geben.
Tom schrieb: > Bis zu welcher Frequenz kann man das treiben, wenn man einen schnellen > OP-Amp benutzt? > > Das wäre ja die perfekte Detektor-Gleichrichter-"Diode"? Das das auch einfacher geht, sieht man in jedem (alten) Transistortaschenradio.
Mark S. schrieb: > Nimm einen OPV mit 1GHz Transitfrequenz - dann hast Du bei 1MHz immer > noch eine Schleifenverstärkung von 1000. Also als Hausnummer eine > Flußsspannung von 0,6V/1000 = 0,6mV. Selbst wenn du Shottky-Dioden wie BAT14 oder ähnliches benutzt hast du es aber immer noch mit o,5pF Kapazität zu tun die du zusätzlich umladen musst. Das Gebilde wird garantiert schwingen. Jens G. schrieb: > Es gibt OPV mit an/um die 10000V/µs (z.B. THS3201 - ok, ist ein CFA, > aber egal). Die 0,7V schaffen die also in weniger als 100ps. Da ist eher > der restliche Schaltungsaufbau der begrenzende Faktor ... so ist es. Man schaue sich doch mal an wie die Messgeräteschmieden wie R&S oder HP das z.B. in ihren Signalgeneratoren gemacht haben. Die haben die Ausgangsspannung vor dem Ausgangsabschwächer gemessen und mit einer Regelschaltung die Ausgangsspannung stabil gehalten. Zusätzlich wurde über diese Regelschleife aber auch die Amplitudenmodulation bewerkstelligt. Da der Pegel an der Messstelle 1Veff betrug brauchte der Dynamikumfang aber kaum größer als 30-40db zu sein. Die Temperaturkompensation wurde mit einer zweiten Diode gleichen Typs realisiert. Aber 1 GHz uns 1mV das geht nur mit viel Aufwand. Siehe R&S URV4 oder mit Korrektureprom URV5. Ich habe bisher noch keinen aktiven Gleichrichter gesehen, welche NF-1GHz und einen Pegelbereich von 1mVeff bis 1Veff breitbandig abdeckt. Schmalbandig könnte man es mit einen Synchrongleichrichter machen. Dazu muss man aber die gleichzurichtende Frequenz in einen Rechteck verwandeln der den S&H Schalter betätigt. Das muss zu jeder Zeit mit exakter Phase passieren. Das ist auch nicht einfach. Wäre es nicht eine Alternative , die hohen Frequenzen ins NF-Bereich umzusetzen und dann gleichzurichten? Ralph Berres
Axel S. schrieb: > Peter R. schrieb: >> Zunächst ist die Stelle in der Schaltung für D2 fehlerhaft. Die Diode >> muss in reihe mit R2 liegen, darf nicht den durch die Last erzeugten >> Ausgangsstrom führen,sondern nur den Strom, der über R1 fließt, da ja >> der Eingangsstrom eines Opamp nahezu Null ist. >> >> In der negativen Halbwelle von ue wird dann als Ausgangsspannung eine >> vermurkste Halbwelle entstehen, die ein indirektes Abbild der >> Durchlassspannung der Diode D1 ist. > > Alles falsch. Du hast die Schaltung nicht verstanden. > > D1 ist da aus zwei Gründen: > > 1. verhindert D1, daß der OPV bei der Ansteuerung mit der falschen > (positiven) Polarität am Eingang seinen Ausgang in die Sättigung fährt. > Das wäre kontraproduktiv, weil er aus der Sättigung nur langsam wieder > heraus käme. Der aktive Gleichrichter würde dann verzögert vom > sperrenden in den leitenden Zustand schalten. > > 2. sorgt D1 dafür, daß der Eingangswiderstand der Schaltung für beide > Polaritäten der Eingangsspannung gleich (nämlich gleich R1) ist. Das ist > zwar in erster Näherung nur eine Schönheitsreparatur, aber wenn der > Schaltungsteil vor dem Gleichrichter einen nennenswerten > Ausgangswiderstand hat, kann das sonst unschöne Effekte geben. Punkt 1 habe ich verstanden, bei positiven Polarität fliesst Strom über D1, wodurch der OPV durch die Rückkopplung über die Diode auch rückgeführt ist und dadurch nicht übersteuert. Aber Punkt 2 verstehe ich nicht so ganz. Wieso müssen die Eingangswiderstände gleich sein, sprich gleich R1 und warum sorgt D1 dafür? Der Eingangswiderstand ist doch R1//R2 oder nicht?
>Aber Punkt 2 verstehe ich nicht so ganz. Wieso müssen die >Eingangswiderstände gleich sein, sprich gleich R1 und warum sorgt D1 >dafür? Damit die Quelle den gleichen R für beide Halbwellen sieht (sonst gibt's Signalverzerrungen). >Der Eingangswiderstand ist doch R1//R2 oder nicht? Der inv. Eingang stellt eine sogenannte virtuelle Masse dar, da ja der OPV diesen Punkt über die Rückkopplung immer auf dem gleichen Pegel hält wie der non-inv Eingang. D.h., die Quelle sieht nur einen R1 gegen Masse. Deswegen ist es letztendlich für die Quelle egal, wie die Rückkopplung aussieht, weil sich immer die virt. Masse ausbildet (solange der OPV im gültigen Arbeitspunktbereichen arbeitet), und somit die Quelle immer nur R1 gegen Masse sieht.
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Jens G. schrieb: > > Damit die Quelle den gleichen R für beide Halbwellen sieht (sonst gibt's > Signalverzerrungen). > >>Der Eingangswiderstand ist doch R1//R2 oder nicht? > > Der inv. Eingang stellt eine sogenannte virtuelle Masse dar, da ja der > OPV diesen Punkt über die Rückkopplung immer auf dem gleichen Pegel hält > wie der non-inv Eingang. D.h., die Quelle sieht nur einen R1 gegen > Masse. > Deswegen ist es letztendlich für die Quelle egal, wie die Rückkopplung > aussieht, weil sich immer die virt. Masse ausbildet (solange der OPV im > gültigen Arbeitspunktbereichen arbeitet), und somit die Quelle immer nur > R1 gegen Masse sieht. danke ;)
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