OPV Schaltung

[David K. (dav_90)]

Hallo, ich versuche schon seit zwei Tagen eine OPV Verstärker Aufgabe zu 
berechnen, aber ich komme nicht auf das richtige Ergebnis.

Also meine Vorgehensweise ist so, dass ich einfach eine invertierte 
Schaltung berechnet habe -(40k/20k) = -2 -> -2*6V = -12 und dann die 2V 
einfach "dazu addiert" habe. Somit ist bei mir die Ausgangsspannung 
-10V. Also meine OPV Kenntnisse sind erst ganz "jung" und hatte damit 
noch nie was zu tun :(

Kann mir jemand bei der Berechnung helfen?

Danke.

[Rohrpostler (Gast)]

Falsches Forum, dort wäre richtig:
https://www.mikrocontroller.net/forum/analogtechnik

[theo (Gast)]

https://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#Invertierender_Verst%C3%A4rker

Würde ich auch so sehen, -10V

[David K. (dav_90)]

Wie kann ich das Thema in das andere Forum verschieben?

Die richtige Ausgangsspannung ist aber -6V und das verstehe ich nicht.

[Achim S. (Gast)]

Wenn der OPV als linearer Verstärker funktioniert, dann liegt an seinem 
-Eingang die selbe Spannung wie an seinem +Eingang - also 2 V.

Über R1 fallen also 6V-2V=4V ab, es fließen 4V/20kOhm=200µA.

Diese 200µA müssen über R2 weiterfließen (denn der OPV-Eingang ist 
hochohmig). Also beträgt der Spannungsabfall an R2 200µA*40kOhm=8V.

Der Ausgang liegt also 8V unterhalb der 2V des OPV-Eingangs und damit 
bei 2V-8V=-6V. (so wie deine Simu es auch anzeigt).

[Rohrpostler (Gast)]

David K. schrieb:
> Wie kann ich das Thema in das andere Forum verschieben?

Ohne Hilfe vom Mod garnicht, vor dem Posten besser aufpassen.

[David K. (dav_90)]

Danke Achim für die schnelle und gute erklärung.

Wie kann ich das verstehen, dass der Ausgang 8V unter den 2V liegt?

[Achim S. (Gast)]

David K. schrieb:
> Wie kann ich das verstehen, dass der Ausgang 8V unter den 2V liegt?

Wie oben geschrieben: ein Ende von R2 liegt auf +2V, über R2 fallen 8V 
ab (weil 200µA drüber fließen).

Du kannst es dir auch folgendermaßen überlegen: der gegengekoppelte OPV 
stell seinen Ausgang immer so ein, dass die Differenzspannung am 
OPV-Eingang gegen Null geht.

Damit die Differenzspannung gegen Null geht muss der invertierende 
Eingang auf +2V gehen (den selben Wert, der auch am nichtinv-Eingang 
anliegt).

Du hast also +6V -- R1(20kOhm) -- +2V -- R2(40kOhm) -- Uout

Jetzt überlegt dir, welchen Wert Uout haben muss, damit sich in der 
Mitte des Spannungsteilers aus R1 und R2 die +2V einstellen.

[Dirk K. (knobikocher)]

David K. schrieb:
> Danke Achim für die schnelle und gute erklärung.
>
> Wie kann ich das verstehen, dass der Ausgang 8V unter den 2V liegt?

Zeichne dir in die Schaltung oben den Strom mit ein. Wichtig: 
Stromflussrichtung! Der Strom durch R2 ist berechnet. Dann noch U=R*I 
mit Zählrichtung und du hast den Spannungsfall an R2 und in welcher 
Richtung. Da der linke Anschluss von R2 auf dem -Eingang und somit auf 
+2V liegt, lässt sich so auf U-ausgang schließen.

EDIT: Achim war schneller :)

[David K. (dav_90)]

Ahh alles klar. Der Eingang geht gegen Null.

Danke noch mal für die gute Erklärung. Jetzt hab ich es :)

[Helmut S. (helmuts)]

Du kannst es ganz stur mit der Überlagerungsmethode berechnen.

Ua = 2V*(1+R2/R1) -6V*R2/R1
Ua = 6V - 12V
Ua = -6V


Hintergrund
-----------

Nichtinvertierender Verstärker
Ua = Ue*(1+R2/R1)

Invertierender Verstärker
Ua = -Ue*R2/R1

[David K. (dav_90)]

ok super danke, das ist auch ein guter weg

[Roland F. (rhf)]

Hallo David,
> Kann mir jemand bei der Berechnung helfen?
Es gilt:

$$V_{2} = I*R_{1} + I*R_{2} + U_{a} = I*(R_{1} + R_{2}) + U_{a}$$

und

$$V_{1} = I*R_{2} + U_{a}$$

umgestellt nach I:

$$I = \frac{V_{1} - U_{a}}{R_{2}}$$

Eliminierung von I durch einsetzen:

$$V_{2} = \frac{V_{1} - U_{a}}{R_{2}}*(R_{1} + R_{2}) + U_{a}$$

Nach Ua umstellen und Werte einsetzen:

$$U_{a} = \frac{V_{2}-V_{1}*{\frac{R_{1}+R_{2}}{R_{2}}}}{1-\frac{R_{1}+R_{2}}{R_{2}}} = -6V$$

rhf

P.S.
Die Überlagerungsmethode von Helmut ist besser weil viel einfacher.