Gleichrichten von Messsignalen

[Oskar H. (marginru)]

Hallo zusammen,

Ich habe hier eine Messschaltung zu berechnen (Gleichrichtung von 
Messsignalen) und komm bei einem Punkt nicht weiter.

Die Schaltung selbst ist jene wie auf dem Bild das ihr sehen könnt.
Die Eingangsspannung Ue = -2V. Dadurch ergibt sich für mich durch 
Maschenregel die Spannung U1 von -2V.

Leider komme ich genau an diesem Punkt nicht weiter. Laut Simulation 
fließt ein Strom über den Widerstand mit U3 und nicht nur über U2. Wisst 
ihr zufällig wie ich die anderen Spannungen U2 bis U6 einfach berechnen 
kann?

Laut Simulation sind U2=-0,74V // U3=-1,48V // U4=-0,74V // U5=2,08V und 
U6=-0,74V.

Ich rechne hier wirklich schon seit Stunden und komme auf keine Lösung 
bzw. keinen nachvollziehbaren Rechenweg.

Wäre euch sehr dankbar über eine Antwort.

Schöne Grüße Oskar

[Wolfgang (Gast)]

Oskar H. schrieb:
> Ich habe hier eine Messschaltung zu berechnen (Gleichrichtung von
> Messsignalen) und komm bei einem Punkt nicht weiter.

Erstmal solltest du dir darüber klar werden, wie die Schaltung 
funktioniert und was damit gemessen werden soll. Niemand wird 
sinnvollerweise auf die Idee kommen, dort eine Eingangsspannung von -2v 
anzulegen.
Welcher OP soll das schaffen können?

[karadur (Gast)]

Wenn Ue= -2V dann wird der Ausgang vom linken OP positiv. Dann kann man 
die obere Diode weglassen und die untere Diode durch einen Draht 
ersetzen

[MiWi (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> Oskar H. schrieb:
>> Ich habe hier eine Messschaltung zu berechnen (Gleichrichtung von
>> Messsignalen) und komm bei einem Punkt nicht weiter.
>
> Erstmal solltest du dir darüber klar werden, wie die Schaltung
> funktioniert und was damit gemessen werden soll. Niemand wird
> sinnvollerweise auf die Idee kommen, dort eine Eingangsspannung von -2v
> anzulegen.
> Welcher OP soll das schaffen können?

Jeder der eine ausreichend dimensionierte symetrische 
Spannungsversorgung hat. +/-5V sollten da schon reichen wenn der Ausgang 
RR kann.

[Wolfgang (Gast)]

MiWi schrieb:
> Jeder der eine ausreichend dimensionierte symetrische
> Spannungsversorgung hat. +/-5V sollten da schon reichen wenn der Ausgang
> RR kann.

Dann finde bitte mal einen R2R-Op, der bei -2V am Eingang die daraus 
resultierenden 2,2A liefern kann.

[Günter Lenz (Gast)]

Oskar H. schrieb:
>Laut Simulation
>fließt ein Strom über den Widerstand mit U3

Ist doch logisch, es ist ein invertierender Verstärker,
wenn am Eingang eine negative Spannung anliegt kommt
am Ausgang eine positive Spannung raus.

>keinen nachvollziehbaren Rechenweg.

Der Strom durch Gegenkopplungswiederstände ist genauso
groß wie der Strom durch den 0.9R.
Die Spannung ist dann Strom mal Widerstand.

[Oskar H. (marginru)]

Vielen Dank für eure Antworten.

Das mit den -2V ist einfach erklärt - es ist eine Aufgabenstellung zum 
Berechnen, ob es real Möglich ist, ist Nebensache.

Cool, das verstehe ich. Das heißt wenn die obere Diode sperrt kann ich 
diese weglassen und bei der anderen gedanklich eine Leitung einfügen mit 
0,6V Diodenspannung die abfällt.

Kann ich dann die Verstärkung des OP's mit Ua = R/(0,9*R) * Ue = 2,22V 
berechnen? Bzw. wie genau teilt sich der Strom am Widerstand 0,9R auf?

[MiWi (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> MiWi schrieb:
>> Jeder der eine ausreichend dimensionierte symetrische
>> Spannungsversorgung hat. +/-5V sollten da schon reichen wenn der Ausgang
>> RR kann.
>
> Dann finde bitte mal einen R2R-Op, der bei -2V am Eingang die daraus
> resultierenden 2,2A liefern kann.

Ach?

Ich denke Du bist klug genug um selber zu verstehen das es da nicht um 
Absolutwerte sondern nur um Widerstandsrelationen geht.

Wenn Du nicht schlau genug bist - dann hast Du jetzt die Chance auch das 
noch zu lernen.

Abgesehen davon - es gibt Opamps die auch mit 10A kein Problem haben, 
brauchen halt mehr als +/-5V, na und?  Suchen darfst Du selber.

Es besteht daher kein Grund einem Azubi Sand in die Augen zu streuen.

[W.A. (Gast)]

Oskar H. schrieb:
> Laut Simulation fließt ein Strom über den Widerstand mit U3 und nicht
> nur über U2.

Warum sollte über den Widerstand mit U3 kein Strom fließen. Der Strom 
resultiert aus der Spannung am invertierenden Eingang vom zweiten Op.

Wenn du die Bauteile in deinem Schaltplan bezeichnen würdest, wäre die 
Diskussion bedeutend einfacher.

[W.A. (Gast)]

p.s.
Genau genommen wird U3 doppelt so groß wie U2 sein, weil U2+U4=U3 und 
U2=U4, wie karadur schon anmerkte.

[karadur (Gast)]

Wenn nicht angegeben sind Dioden in solchen Aufgaben ideal.

[karadur (Gast)]

Tip : in den Eingang des OPs ( ideal ) fließt kein Strom.

Durch die Gegenkopplung ist das Potential an den Eingängen des OPs 
gleich.

[W.A. (Gast)]

karadur schrieb:
> Wenn nicht angegeben sind Dioden in solchen Aufgaben ideal.

Ohne Typenangabe für die Dioden und einen Wert für R lässt sich über die 
Auswirkungen einer nicht idealen Diode wenig sagen.
Es geht hier wohl mehr ums Schaltungsverständnis und -prinzip.

[Oskar H. (marginru)]

Vielen Dank.
Ja genau hier geht es rein um das Schaltungsprinzip.

Super, habe nun alle Werte berechnen können! :D

[eric (Gast)]

Oskar H. schrieb:
> Super, habe nun alle Werte berechnen können! :D


Ohne mir die Mühe einer Rechnung zu machen,
habe ich mal die Spannungen der Schaltungen
auf die Schnelle abgeschätzt:

Ich setze der Einfachheit halber R1=R.
Dann ist wegen der Gegenkopplung die Ausgangsspannung von OP1=+2V
und damit auch die Spannung am +Eingang von OP2.

Wegen der Gegenkopplung ist die Spannung am -Eingang von OP2
gleichfalls +2V und da R6=0.5x(R2+R4)
muss die Ausgangsspannung von OP2=+3V betragen.

Das ist aber so sehr neben Deiner Rechnung,
dass einer von uns beiden falsch liegen muss.

[karadur (Gast)]

Der -Eingang von OP1 wird aber von U1 + U2 + U3 beeinflusst.

[W.A. (Gast)]

eric schrieb:
> Dann ist wegen der Gegenkopplung die Ausgangsspannung von OP1=+2V
> und damit auch die Spannung am +Eingang von OP2.

Falsch. Durch den Gegenkopplungswiderstand R(U3) fließt nur 2/3 des 
Stromes. Ein weiteres kommt über R(U2)+R(U4).

[eric (Gast)]

Wenn wir von idealen Dioden und OPs ausgehen,
dann ist die Spannung am -Eingang von OP1=0V,
egal was da an Strömen fliesst.

[W.A. (Gast)]

eric schrieb:
> Wenn wir von idealen Dioden und OPs ausgehen,
> dann ist die Spannung am -Eingang von OP1=0V,
> egal was da an Strömen fliesst.

Ja

[eric (Gast)]

W.A. schrieb:
> eric schrieb:
>> Wenn wir von idealen Dioden und OPs ausgehen,
>> dann ist die Spannung am -Eingang von OP1=0V,
>> egal was da an Strömen fliesst.
>
> Ja


Deine begeisterte Zustimmung hat mich stutzig gemacht
und ich habe mir die Schaltung nochmal angeguckt:

Ich habe übersehen, dass die Gegenkopplung für OP1
nicht nur über R3 erfolgt, sondern auch über
OP2, R6, R4 und R2.
Ich denke, da liegt die Differenz.

[W.A. (Gast)]

eric schrieb:
> Ich denke, da liegt die Differenz.

Ja. An den beiden Eingängen von OP2 liegt die gleiche Spannung.
Diese Spannung erzeugt einen Teilstrom über R(U3) und einen über 
R(U2)+R(U4), die beide zum Inv. Eingang von Op1 fließen, eben 2/3 bzw. 
1/3 vom über R(U1) fließenden Eingangsstrom.
R6 hat da direkt nichts mit zu tun.

W.A. schrieb:
> p.s.
> ...

[Helmut S. (helmuts)]

Damit alle mit LTspiceXVII mitsimulieren können habe ich die Schaltung 
angehängt.

Das sind die Formeln für die Ausgangsspannung.

Uin > 0
Uout = -Uin*(R2/R1)*(-R5/R4) = -Uin/0.9 *-1 = Uin/0,9

Uin < 0
Uout = -Uin*(R3||(R2+R4))/(R1) * (1+R5/(R2+R4)) = -Uin*(2/3)/(0,9) * 
(1+1/2) = -Uin/0,9

Mit dem C lässt sich die Spannung nicht wirklich glätten, da der zweite 
Opamp bei negativer Eingangsspannung als nichtinvertierender Verstärker 
benutzt wird.

Der Faktor 1/0,9 ist näherungsweise den Formfaktor für Sinus - 
pi/sqrt(8).
https://de.wikipedia.org/wiki/Gleichrichtwert

Effektivwert = pi/sqrt(8) * Mittelwert

Der Fehler liegt bei ca. +0,04%.