Hallo, im Anhang ist eine Rechnung von mir, wo ich versucht habe die Ausgangsspannung eines invertierenden Verstärkers (mit OPV) und die Ausgangsspannung eines invertierenden Verstärkers mit umgedrehtem OPV zu berechnen. Für den normalen invertierenden Verstärker ist es mir wohl gelungen, aber bei der Schaltung mit umgedrehten OPV komme ich auf das gleiche Ergebnis. Das kann aber eigentlich nicht sein, der OPV müsste ja in die Begrenzung gehen, also die berechnete Ausgangsspannung +/-unendlich betragen, da der OPV ja in Mitkopplung betrieben wird. Meine Frage ist nun: Wo ist mein Rechenfehler bei der Schaltung mit dem umgedrehten OPV? Ich hatte die Frage auch schon bei roboternetz.de und hier: http://forum.electronicwerkstatt.de/phpBB/topic71366_f26_bxtopic_timexDESC_by1_bz0_bs0.html gestellt, sie konnt aber bis jetzt noch nicht beantwortet werden. Ich hoffe Ihr könnt mir weiterhelfen. Vielen Dank schonmal.
Dein Fehler ist gleich in der ersten Zeile: UN=0 (Differenzspannung gleich Null) gilt nur dann, wenn der OPV eine Gegenkoppling hat, ist aber hier nicht der Fall. GRund: Die Gegenkopplung sorgt ja erst dafür, dass (bei genügend hoher Verstärkung) UN=0 wird. Und zwar weil, und das muss hier angesetzt werden: ist: UN = U+ - U- > Null, so ist Ua = +Ub (etwa) UN = U+ - U- < Null, so ist Ua = -Ub (etwa) Sobald UN=0 wird (Wenn Ue steigt/fällt) ist die Umschaltschwelle des Schmitttriggers (mit drei t ??) erreicht SO siehts aus..
Die Differenzspannung ist Ud. (Ud = Up - Un) Un ist U- und Up ist U+ nach deiner Schreibweise. Das ich Ud = 0 nicht annehmen kann war mir schon klar, desswegen hab ich ja so umständlich gerechnet.
Für was denn noch? Hab dir doch die Antwort gegeben.
>Un ist U- und Up ist U+ nach deiner Schreibweise.
NEIN.
>>Un ist U- und Up ist U+ nach deiner Schreibweise. >NEIN. Was soll das heißen? Un ist die Spannung am - Eingang des OPV, da dieser mit Masse verbunden ist, ist Un natürlich 0. Die Differenzspannung, die bei mir Ud heißt, berechnet sich aus Up - Un, Da Un null ist, ist die Differenzspannung gleich der Spannung am + Eingang des OPV. Also für mich ist gar nichts geklärt.
Also die erste Rechnung links ginge auch viel einfacher: Setze: Ud:=0V IR1 = Ue/R1 Ua = -IR1*R2 Ua = -Ue*R2/R1 Für die Geschichte auf der rechten Seite macht man am besten eine Fallbetrachtung für Ua=+Betriebsspannung bzw. -Betriebsspannung Das sieht dann so aus: Gegeben: Betriebsspannung unipolar Ub und GND 1.Annahme Ua=Ub: Ua -> 0V wenn Up <= 0V allgemein: Up = (Ua-Ue)*R1/(R1+R2) + Ue in unserem Fall: 0V >= (Ub-Ue)*R1/(R1+R2) + Ue =>>> Ue <= -Ub*R1/R2 2.Annahme Ua=0V: Ua -> Ub wenn Up >= 0V allgemein: Up = (Ue-Ua)*R2/(R1+R2) + Ua in userem Fall: 0V <= Ue*R2/(R1+R2) =>>> Ue >= 0V Die Hysterese wäre dann -Ub*R1/R2 Das ganze Teil ist ein Schmitt-Trigger mit Hysterese. Ich hoffe das hilft dir weiter.
@ cmosic deine Rechnung ist schon richtig aber nicht deine Annahme das dort ein stabiler Arbeitspunkt ist. Der invertierende Verstärker regelt sich genau auf Ua = -Ue*R2/R1, der OPV in Mitkopplung hat aber dort genau seinen Umschaltpunkt.
ja, das ist kein stabiler Arbeitspunkt, wie jens richtig sagt, das ist des Rätsels Lösung. Und für nen Schmitt-Trigger will man dort ja auch keinen Arbeitspunkt haben. Spice ist aber auch entsprechend der richtigen Rechnung von cmosic der Meinung, daß die Schaltung stabil arbeitet und das auch mit realen OP-Modellen. Gelernt habe ich daraus, daß ich bei kniffeligen Simulationen zur korrekten Berechnung eines STABILEN Arbeitspunktes keine rein konstanten Spannungen benutze sollte, sondern nen Wechselsignal oder nen kleines überlagertes Rauschen. Danke für die Frage, wieder was dabeigelernt, was man schon glaubte zu wissen. Cheesr Detlef
Hallo, ich danke euch für die Antworten, hatte eigentlich gar nicht mehr damit gerechnet, deshalb auch meine späte Rückmeldung. Könnt Ihr das mit dem nichtstabilen Arbeitspunkt bitte etwas erklären? Heißt das jetzt, dass ich bei einer gegebenen Schaltung mit OPV nicht einfach losrechnen kann um deren Funktion zu verstehen, sondern erst die Funktion verstehen muss, bevor ich rechnen kann? Danke nochmal, cmosic.
Vom Rechnen und Verstehen auf keinen Fall abschrecken lassen, nichts ist frustrierender als ne Schaltung zu debuggen, die man nicht berechnen kann und nicht verstanden hat. Zum Verstehen von Schaltungen ist das Simulieren mit Spice aber wesentlich hilfreicher und hat auch höheren Unterhaltungswert als das Rechnen, finde ich zumindest. Stabiler Arbeitspunkt: Ud war Up-Un, also der Spannungspfeil vom + Eingang des OPV zum - Eingang. Ua=v*Ud, also delta Ud = delta Ua /v in anderen Worten: wenn Ua aus was für Gründen auch immer größer wird, dann wird Ud auch größer (größer heißt: der Spannungspfeil von + zu - wird 'länger'). Beim invertierenden Verstäker: Potential an Ua steigt (durch Rauschen oder irgendwas, Potential sei Spannung gegen Ground gemessen), der Spannungspfeil wird länger, sein positives Ende ist auf Ground genagelt, also schiebt der Spannungspfeil das Potential am - Eingang Richtung 'negativer'. Das wiederum wirkt dem Anstieg der Ua entgegen: gegengekoppelt. Beim Schmitt-Trigger: Ua steigt, Pfeil wird länger, negatives Ende des Pfeils ist auf Ground genagelt, also schiebt das positive Ende des Pfeils das Potential am + Eingang 'hoch', das hilft beim weiteren Anstieg der Ua 'mit': mitgekoppelt. Der Arbeitspunkt ist instabil, jede Änderung bei Ue oder Ua wird durch die Schaltungstopologie verstärkt. Die Ausgangsspannung steigt oder fällt bis sie am Poller ist. Cheers Detlef
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