Hallo Leute. Ich habe zwei kleine Fragen zu der Aufgabe bzw eine zu der Aufgabe und eine generelle Frage zu den Biasströmen. 1. Warum fließt der Biasstrom, im ersten Ansatz, im oberen Pfad auch durch den 200kOhm Wiederstand ? Man müsste ja eigentlich den Kirchhoff benutzen um zu gucken an welchem Zweig nun welcher Strom fließt. Wir haben einfach immer stur den Biasstrom auch immer auch als immer links durch den Widerstand fließend betrachtet, aber mir fällt gerade erst die Frage ein: wieso !? Das muss bestimmt ein einfachen Grund haben den ich gerade übersehe.. 2. Wo habe ich meinen Fehler in der Rechnung? Da soll Ua= Ib*R bzw Ua=-Ib*R rauskommen. Vielen Dank im Voraus Liebe Grüße Joachim M.
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Ein Strompfeil ist falsch. Strom der hinein fließt muß auch wieder heraus.
karadur schrieb: > Ein Strompfeil ist falsch. > > > Strom der hinein fließt muß auch wieder heraus. Der kommt schoon wieder heraus und zwar an dem Plus- oder Minus-Versorgungsanschluss des Opamps.
Joachim M. schrieb: > > 2. Wo habe ich meinen Fehler in der Rechnung? Da soll Ua= Ib*R bzw > Ua=-Ib*R rauskommen. Welcher R soll das sein in deinem Schaltplan?
Joachim M. schrieb: > Warum fließt der Biasstrom, im ersten Ansatz, im oberen Pfad auch > durch den 200kOhm Wiederstand ? Macht er nur zum Teil, der Biasstrom fließt jeweils anteilig durch den 200k und den 100k oben, genau wie unten am +Eingang auch. Und wieso sollte er das nicht tun? Stell dir mal vor es seien Ue=0 und Ua=0, dann sind der 200k und der 100k praktisch direkt parallel geschaltet. Und bei anderen Spannungen ist es auch so, nur dass sich dann noch der Signalstrom dem Biasanteil überlagert.
Vielen Dank für die zahlreichen Antworten. @Helmut S. Das weiß ich um ehrlich zu sein auch nicht. Ich habe nur die Endlösung, woran ich mich orientieren soll. @ArnoR Das habe ich mir auch gedacht, wegen dem kirch. Gesetz. Ich weiß um ehrlich zu sein aber nicht, wie ich vorgehen soll. Ein Kollege meinte zu mir, dass die Biasströme links an 2R abfallen müssen, wenn man mit der Betrachtung dort anfängt oder unten an R ( wo bei mir Uo eingezeichnet ist ), wenn man die Betrachtung dort anfängt. Mir erscheint alles etwas willkürlich und verstehe deswegen im Moment sehr wenig. Liebe Grüße Joachim
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Hallo Joachim, Ich habe es mal selber ausgerechnet. Ua=(-Ue*R2/R1+Ib*R2-Ib*(R1+R2)*R3*R4/(R1*(R3+R4)))/(1-R3*(R1+R2)/(R1*(R3 +R4))) Sonderfall R1=2*R R2=R3=R4=R Ua = -Ue*2 +Ib*R Bevor ich mir jetzt gleich wider Kritik anhören muss sage ich erst mal nur den Lösungsansatz. Man nehme an man hätte Ue, Ib und Ua. Dann berechnest du damit die Spannung am Minuseingang und am Pluseingang. Uminus = f(Ue,Ib,Ua) Uplus = f(Ue,Ib,Ua) Da der Opamp unnedliche Verstärkung haben soll, ist Uplus-Uminus=0V Uplus(Ue,Ib,Ua) = Uminus(Ue,Ib,Ua) Diese Gleichung nach Ua auflösen. Da kommt dann für den allgemeinen Fall das Folgende heraus. Ua=(-Ue*R2/R1+Ib*R2-Ib*(R1+R2)*R3*R4/(R1*(R3+R4)))/(1-R3*(R1+R2)/(R1*(R3 +R4))) Setzt man wie in eurer Aufgabe R1=2*R R2=R3=R4=R erhält man Ua = -Ue*2 +Ib*R Du könntest natürlich von Anfang an beim berechnen von Uplus und Uminus die Werte R und 2R einsetzen. Im Anhang wie immer die Kontrolle mit LTspiceXVII. Helmut
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Vielen Dank Helmut. Ich werde es mir morgen früh ansehen und deine Schritte mit meinen vergleichen, aber deins sieht mir sehr vielversprechend aus. Liebe Grüße Joachim
Danke an Helmut ich hatte nur eine Stromquelle zwische In+ und In- in Erinnerung.
karadur schrieb: > Ein Strompfeil ist falsch. Das kommt darauf an. Wenn man OpAmps mit MOSFETs und J-FETs und ihren überaus kleinen Isolationsströmen einmal ausklammert, und nur solche mit bipolaren Transistoren in der Eingangstufe betrachtet, so gibt es welche, die dort npn-Transistoren verwenden (z.B. LM741) und andere (z.B. LM358), bei denen dort pnp-Transistoren sind. Dementsprechend fliessen bei npn-Transistoren die Basisströme in den Verstärker hinein, während sie bei den pnp-Transistoren hinaus fliessen. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm741.pdf http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm158-n.pdf Darüber hinaus gibt es Typen, wie den OP07, bei denen dieser Basisstrom vom Kollektorstrom eine komplementären Hilfstransistors gerade kompensiert wird. Wegen der Exemplarstreuungen ist bei denen die Richtung des verbleibenden geringen Differenzstroms unbestimmt. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/op07.pdf Der Vollständigkeit halber erwähne ich noch die Current-Feedback-Amplifier, die zwar auch mit bipolaren Transistoren in der Eingangsstufe aufgebaut sind, bei denen die Eingangsstufe aber extrem unsymmetrisch ist, sodass die Verhältnisse dort separat betrachtet werden müssten. https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-034.pdf
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Vielen Dank nochmals Helmut. Hab es mir angesehen, wobei es bei mir bisschen gedauert hat bis ich in deiner Rechnung klar kam. Danke auch an nachtmix, aber ich glaube, dass soll alles als ideal angenommen werden. Konnte von einem Mitstudenten die Musterlösung bekommen, jedoch blicke ich da nicht wirklich durch. Unser Prof legt Ib an 2R & ich habe es immer so hingenommen und damit gerechnet, den Grund jedoch habe ich nicht verstanden ( manchmal wurde es bei uns auch in den + und - Eingang des OPV's eingetragen, wobei man dann vor den Eingängen ja Kirchhoff beachten müsste). Kann mir eventuell jemand erklären warum man nach Lust und Laune mal Ib in die +/- Eingänge des OPV's macht und dann hinnimmt, dass der Strom auch an den Widerständen vor den Eingängen abfällt? ( dann dürfte ja zb nach Kirchhoff, wenn ich Ib an 2R annehme und in den - Eingang auch Ib annehme, am oberen Pfad gar kein Strom fließen) -> bin echt mega durcheinander.
Wie kommt man denn zu der Aussage hier? -Ib*R < Ua < +Ib*R Bei mir kommt sowohl in der Berechnung als auch in der Simulation folgendes heraus. Ua = -Ue*2 +Ib*R Oder stand da in der Aufgabe Ib soll +/- sein?
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Es soll wohl Ue=0V gewählt werden damit man die "einfache Rechnung" wie bei ihm erhält. Ich verstehe trotzdem die Sachen nicht die er macht. Entweder ist es zu offensichtlich und ich bin im Kopf für heute durch oder ich übersehe da etwas.
Du hast meine Frage wegen -Ib*R < Ua < +Ib*R nicht beantwortet. Bitte beantworten.
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Die haben mit dem Maschenstromverfahren gearbeitet nur hat das leider niemand dazugesagt, Die zwei Bilder rechts kannst du gleich mal in die Tonne treten. Schau mein Bild an. Dazu haben sie die Stromquelle parallel zum linken Widerstand gelegt und und diese durch eine Ersatzspannungsquelle U=Ib*2*R ersetzt. Das gleiche haben sie bei der Masche über den Pluseingang gemacht. Dort hat die Ersatzquelle U=Ib*R. Beachte die Pfeilrichtung der Ersatzquellen im Schaltplan. I1*2*R -Ib*2*R -Ua +I1*R = 0 I1 = Ua/(3*R) +Ib*2/3 Um = -Ib*2R + I1*2*R Um = -Ib*2R + Ua*2/3 +Ib*R*4/3 Um = -Ib*R*2/3 + Ua*2/3 I2*R -Ib*R -Ua +I2*R = 0 I2 = Ua/(2*R) +Ib/2 Up = -Ib*R + I2*R Up = -Ib*R + Ua/2 +Ib*R/2 Up = -Ib*R/2 + Ua/2 Um = Up -Ib*R*2/3 + Ua*2/3 = -Ib*R/2 + Ua/2 Ua*1/6 = Ib*R/6 Ua = Ib*R Das geht übrigens in der Schaltung mit dem Knotenpotientalverfahren einfacher.
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Vielen Dank Helmut. Die Zeichnungen haben mich echt mehr irritiert als geholfen. Hab soweit alles verstanden bis auf die Tatsache warum Ib an 2R und R (unten am + Eingang ) abfallen. Normalerweise hat unser Prof das immer in die +/- Eingänge gezeichnet, wie ich ganz am Anfang. Muss man dann nicht noch auch die Stromverteilung (Kirchhoff) beachten?
karadur schrieb: > Ein Strompfeil ist falsch. Welcher? > Strom der hinein fließt muß auch wieder heraus. Die Summe der Ströme zum Knoten muss 0 sein. Den Rest regeln die Pfeilrichtungen und die Vorzeichen in der zugehörigen Gleichung.
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Für das Maschenstromverfahren kann man hier die Stromschleife von Ib entweder über den 200kOhm oder den 100kOhm definieren. In eurer Lösung wüde der orangefarbene Pfad gewählt und da aber gleich das Ganze durch eine Ersatzspannungsquelle U=Ib*200kOhm ersetzt. Man hätte auch die gelbe Schleife nehmen können. Siehe Maschen2.png. Wie ich schon geschrieben habe wurde ein unnötig schwieriger Lösungsweg gewählt. Merke, das Maschenstromverfahren ist meistens das aufwendigste/schwierigste Verfahren und man gewinnt nicht mal einen Blumentopf, wenn das nicht in der Aufgabe gefordert wird.
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Überlagerungsverfahren Hier die einfachste/schnellste Lösung mittels Überlagerng. (Das Knotenpotentialverfahren wäre hier praktisch genau so einfach gewesen.) Uminus = Ue*R/(3*R) -Ib*R*2*R/(3*R) +Ua*2*R/(3*R) Uminus = Ue/3 -Ib*R*2/3 +Ua*2/3 Uplus = -Ib*R*100kOm/(2*R) +Ua*R/(2*R) Uplus = -Ib*R/2 +Ua/2 Uminus = Uplus Ue/3 -Ib*R*2/3 +Ua*2/3 = Uplus = -Ib*R/2 +Ua/2 Ua/6 = Ib*R/6 -Ue/3 Ua = Ib*R -Ue*2 ---------------- Wie man sieht ist diese Lösung wirklich ganz einfach.
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Vielen, vielen herzlichen Dank Helmut. Durch die vorherigen Aufgaben hatte ich mir angewöhnt die Schaltungen mit den Maschen zu analysieren. Ich merke gerade selber, dass es viel zu lange dauert. Danke, dass du mir alle möglichen Ansätze perfekt Schritt für Schritt erklärt hast. Liebe Grüße Joachim
Knotenpotentialverfahren für die Knoten Um(inus) und Up(lus) Summe aller wegfließenden Ströme = 0 (Um-Ue)/(2*R) +Ib +(Um-Ua)/R = 0 Um*3/(2*R) -Ue/(2*R) -Ua/R +Ib = 0 Um*(3/(2*R) = Ue/(2*R) -Ib + Ua/R Um = Ue/3 -Ib*2*R/3 +Ua*2/3 Summe aller wegfließenden Ströme = 0 Up/R +Ib +(Up-Ua)/R = 0 Up*2/R = -Ib +Ua/R Up = -Ib*R/2 +Ua/2 Um = Up Ue/3 -Ib*2*R/3 +Ua*2/3 = -Ib*R/2 +Ua/2 Ua/6 = Ib*R/6 -Ue/3 Ua = Ib*R -Ue*2 Das Knotenpotentialverfahren hat 4 Zeilen mehr benötigt als das Überlagerungsverfahren aber es ist immer noch viel einfacher als das Maschenstromverfahren.
Interessant finde ich das der Wert des 200kOhm und des grün gezeichneten 100kOhm-R nicht das Ergebnis beeinflussen.
Mit einem scharfen Auge und dem richtigen Gedanken gleich zu Anfang könnte man die Aufgabe praktisch ohne Rechnerei auch folgendermaßen lösen: Da das Potential an den beiden Opamp-Eingängen das gleiche ist, müssen die Ströme durch die beiden waagerecht gezeichneten 100kΩ-Widerstände ebenfalls gleich sein. Wegen der Knotenregel müssen deswegen auch die Ströme durch den 200kΩ- und den senkrecht gezeichneten 100kΩ-Widerstand gleich sein. Da wegen Ue=0 an diesen Widerständen die gleiche Spannung anliegt, die Widerstandswerte aber verschieden sind, können die durch sie fließende Ströme und damit die Spannungsabfälle nur 0 sein. Damit sind die Potentiale an den Opamp-Eingängen 0, die Bias-Ströme fließen vollständig durch die waagerecht gezeichneten 100kΩ-Widerstände, und die Ausgangsspannung ist I_B·100kΩ.
ralf schrieb: > Interessant finde ich das der Wert des 200kOhm und des grün gezeichneten > 100kOhm-R nicht das Ergebnis beeinflussen. Für R4=unnedlich (typische Anwendung, 99,999%) sieht das aber anders aus. Ua= Ue*R2/R1+Ib*R2-Ib*(R1+R2)*R3/R1 Für einen bestimmten Wert von R3 hat Ib keinen Einfluss auf die Ausgangsspannung. Ib*R2-Ib*(R1+R2)*R3/R1 = 0 R2*R1 = R1*R3 +R2*R3 R3 = R1*R2/(R1+R2) ------------------ Das ist einfach die Parallelschaltung der beiden Widerstände R1 und R2.
Danke an Helmut und Yalu, dass ihr mir viele neue Möglichkeiten gezeigt habt an Schaltungen ran zugehen. Es ist echt praktisch alle Ansätze einmal gesehen zu haben. Liebe Grüße Joachim
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Hallo Leute. Ich sitze gerade schon seit knapp 2 Stunden an der Aufgabe 4.2 . Mir wird einfach nicht klar, wie die 2*Ib1*R herkommen. Ich hab es auf zwei Art und Weisen probiert zu berechnen und hatte leider kein Erfolg. Ansatz 1) Ib1*R liegen auch an der +Klemme und von da aus betrachtet ist es ja ein nichtinv. Verstärker => V=(1+(R2/R1))=3. Dann müsste also im im Vergleich zum Eingang eine 3 mal so große Spannung anliegen ->Uaop1= 3*Ib1*R Ansatz 2) Up=Un mit Up=-Ib1*R und Un=-Ib1*R*(2R/3R) + Uaop1 *(1R/3R) Uaop1=3*Ib1*R(-1+(2/3)) -> simtt auch nicht mit dem Ergebnis überein. Desweiteren bekomme ich für den darauf folgenden Teil der Schaltung ein Verstärkungsfaktor von -4 raus und nicht -2 ( inv. Verstärker diesmal) Wo liegen meine Fehler? Betrachte ich die Sachen falsch? Liebe Grüße Joachim
my2ct schrieb: a) > karadur schrieb: >> Ein Strompfeil ist falsch. > Welcher? > >> Strom der hinein fließt muß auch wieder heraus. > b) > Die Summe der Ströme zum Knoten muss 0 sein. Den Rest regeln die > Pfeilrichtungen und die Vorzeichen in der zugehörigen Gleichung. a) Es gibt keine falschen Strompfeile, nur positive (+) und negative (-) Stromrichtungen. b) Und die Knotenregel von Kirchhoff ist richtig!
Beitrag #5674422 wurde vom Autor gelöscht.
Beitrag #5674429 wurde vom Autor gelöscht.
Joachim M. schrieb im Beitrag #5674422: > Kann ich das > Vorzeichen so wählen wie ich es will oder muss ich es hier genau so > haben wie in der Musterlösung? Bei den Strompfeilen und Spannungspfeilen kannst Du die Pfeile zeichnen wie Du willst. Falls ein Strompfeil dann in die "falsche Richtung" zeigt, dann wird bei der Berechnung ein negativer Wert herauskommen. Dito bei Spannung. Schau mal unter Kirchhoff bei Maschenregel und Knotenregel nach.
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Mir ist gerade zum ersten Teil aufgefallen was ich falsch gemacht habe.. Weil an der + Klemme 0V anliegen, müssen auch an der - Klemme 0V anliegen. Dann liegt IB1 komplett an 2R an und dann nur noch die Masche betrachten. (Ich weiß auf dem Bild ist Ib1 in die verkehrte Richtung eingezeichnet) Und zu dem hinteren Teil der Schaltung kann ich immer noch nicht sagen wieso die Verstärkung -2 sein und nicht -4. Vielen Dank im Voraus. Liebe Grüße Joachim
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Hier noch ein Bildchen dazu. Siehe I3.
Vielen Dank BlaBla. Ich glaube meine Frage war etwas unklar formuliert. Am Ende würde ich dann ja eine Spannungsangabe haben mit einem falschen Vorzeichen z.B statt -200mV, hätte ich 200mV. Ich weiß zwar, dass es von den Pfeilen und der Betrachtung abhängt, aber in der Aufgabe steht nichts genaueres zu. Sonst hätte ich gesagt: nach der letzten Verstärkung hat man eine Spannungsbereich zwischen -200mV bis 200mV. Und zu dem hinteren Teil der Schaltung kann ich immer noch nicht sagen wieso die Verstärkung -2 sein und nicht -4. Vielen Dank im Voraus. Liebe Grüße Joachim
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Da müsste Dir ein anderer helfen. OP ist nicht so meine Stärke. Aber wenn Du mit +/- am Eingang arbeitest, dann sollte der OP auch an einer positiven und negativen Versorgungsspannung hängen oder einen virtuelle Masse haben.
Vielen Dank hab alles raus. Ich verstehe jedoch nicht, wieso man nachdem man Ib1*2R raus hat für die Verstärkung nur R und 2R sich ansieht und das obere R weglässt. Vielen Dank im Voraus für eure Hilfe. Liebe Grüße Joachim
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Ich berechne derzeit einige OPV-Schaltungen, wo man die Offsetspannung berücksichtigen soll. Ich habe soweit alle verstanden außer bei der Aufgabe. Kennt jemand eventuell hier eine Rechnung die leichter nachzuvollziehen wäre? Ich saß sehr lange daran, aber ich blicke da kaum echt durch, weil weder auf der Lösung noch auf der Aufgabe die Spannungen oder die Ströme die berechnet wurden eingetragen worden sind. Ich wäre echt dankbar, falls mir jemand helfen könnte. Vielen Dank im Voraus. Liebe Grüße Joachim
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Aufgabe4.GIF
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4.1 R=10kOhm, Ua1 = Spannung am Ausgang des Opamps, Ua = Spannung an Ra Die Summe der hineinfließenden Ströme am -Eingang des Opamps ist 0. Ue/R +Ua/R +Ua1/R = 0 Ua = Ua1/3 +0*1/3 Ua1 = 3*Ua Ue + Ua + 3*Ua = 0 Ua = -Ue/4 Ia = -Ue/(4*R) Ia = -Ue/40kOhm Mit Offsetspannung Beachte die Richtung der Offsetspannung siehe Bild (Quelle Tietze-Schenk). (Ue+Uo)/R +(Ua+U0)/R +(Ua1+Uo)/R = 0 Ua = Ua1/3 -Uo*1/3 Ua1 = 3*Ua +Uo Ue+Uo +Ua+Uo + 3*Ua+Uo+Uo = 0 Ue + 4*Uo + 4*Ua = 0 Ua = -Ue -4*Uo Ia = -Ue/(4*R) -Uo/R Ia = -Ue/40kOhm -Uo/10kOhm 4.2 Ue=0 Bereich Ia -Uo/R <= Ia <= Uo/R -Uo/10kOhm <= Ia <= +Uo/10kOhm Im Anhang ein screenshot und die Datei für die Simulation mit LTspice.
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