Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsfolger verändert die Phasenverschiebung


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von Sebastian F. (sebbi99)


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Hallo zusammen,
ich habe aktuell von meinem Studium die Aufgabe, mit Hilfe des 
allgemeinen Impedanzwandlers eine Induktivität zu simulieren. Das 
funktioniert bereits mit der Schaltung 1. Ich erhalte dabei aber einen 
unschönen Sinus als Stromverlauf (Ergebnis 1). Deshalb habe ich versucht 
durch Spannungsfolgern an den Ausgängen der Operationsverstärker deren 
Ausgangswiderstand zu reduzieren (Schaltung 2). Jetzt ist der Strom 
allerdings wieder Phasengleich zur Spannung (Ergebnis 2). Woran kann das 
liegen?

Edit: Ich hab gerade gesehen, dass ich die Gleichspannungsquelle für den 
Operationsverstärker links unten falsch herum angeschlossen hatte. 
Nachdem ich diese gedreht habe, erhielt ich Ergebnis 3.

: Bearbeitet durch User
von Der Zahn der Zeit (Gast)


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Mir fällt zunächst auf, dass die Versorgungsspannungen keinen Bezug zur 
Signalmasse haben und in Schaltung_1 nicht eimal miteinander verbunden 
sind. Habe ich da was übersehen? Wie sich so etwas in der Simulation 
auswirkt, weiß ich nicht. Ich vermute, dass in der Praxis gar nichts 
passieren würde.

von Egon D. (egon_d)


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Sebastian F. schrieb:

> ich habe aktuell von meinem Studium die Aufgabe,
> mit Hilfe des allgemeinen Impedanzwandlers eine
> Induktivität zu simulieren.

Sicher nicht.
Das theoretische Ding heisst "ImpedanzKONVERTER".

Ein Impedanzwandler ist etwas anderes. Klingt komisch,
ist aber so.


> Das funktioniert bereits mit der Schaltung 1. Ich
> erhalte dabei aber einen unschönen Sinus als
> Stromverlauf (Ergebnis 1).

Das ist nicht einfach "unschön", das ist übersteuert.

Mag wohl sein, dass dem TL061 100 Ohm bzw. 10µ+1k
zuviel Last sind.


> Deshalb habe ich versucht durch Spannungsfolgern an
> den Ausgängen der Operationsverstärker deren
> Ausgangswiderstand zu reduzieren (Schaltung 2).

Wenn man das korrekt macht, muss das gehen. Ich bin
allerdings zu faul, um Deine Schaltung so weit
umzuzuzeichnen, dass ich erkennen kann, OB Du das
korrekt gemacht hast.


> Jetzt ist der Strom allerdings wieder Phasengleich
> zur Spannung (Ergebnis 2). Woran kann das liegen?

Das KÖNNTE daran liegen, dass die simulierte Induktivität
a) aufgrund der Verwendung nichtidealer OPVs oder
b) aufgrund suboptimaler Dimensionierung der Schaltung
nicht ideal ist und somit nicht bei beliebigen Frequenzen
eine Phasenverschiebung von 90° hat.

OB das so ist, weiss ich nicht.


Nachtrag.
Der Zahn der Zeit hat natürlich Recht: Gemeinsame Masse
und echte SYMMETRISCHE Versorgung sind natürlich notwendig.

: Bearbeitet durch User
von Sebastian F. (sebbi99)


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Danke für die schnelle Antwort. Ich habe die beiden Massen gerade 
verbunden und der Sinus sieht jetzt wieder sauberer aus. Allerdings ist 
die Spannung und der Strom immer noch phasengleich.

von Egon D. (egon_d)


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Sebastian F. schrieb:

> Danke für die schnelle Antwort. Ich habe die beiden
> Massen gerade verbunden und der Sinus sieht jetzt
> wieder sauberer aus. Allerdings ist die Spannung
> und der Strom immer noch phasengleich.

Naja, Deine Ersatzschaltung ist ja offensichtlich die
Reihenschaltung aus einem 1k-Widerstand und der
simulierten Induktivität.

Wie groß ist die Induktivität eigentlich?

Solange Du Gesamtstrom und GESAMTSPANNUNG misst, wirst
Du keine großartige Phasenverschiebung sehen. Lass' Dir
die Spannung HINTER R4 anzeigen, d.h. am Plus-Eingang
von OP1 (=Spannungsabfall ÜBER der Induktivität).

von Jürgen von der Müllkippe (Gast)


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Für C2 würde ich statt 10uF mindestens 100uF nehmen, weil ein 50Hz Sinus 
knapp über die 16Hz Grenzfrequenz des RC-Glieds liegt und 
Phasenverschiebungsfehler durch falsch ausgelegte RC-Glieder 
ausgeschlossen werden sollten.

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