OPV - Nullindikator - Verständnisprobleme

Michael W. schrieb:

Meine Vermutungen sind, dass der Eingangswiderstand von 1 kOhm eigentlich der Widerstand R1 sein müsste, da der OPV an seinen Eingängen eine virtuelle Masse erzeugt.

Richtig.

Außerdem habe ich einen invertierenden Verstärker entdeckt (R1, R2 und OPV).

Richtig, und wenn bei 10mV rein schon -2.5V raus kommen soll hat er welche Verstärkung und damit R2 welchen Wert ?

Die restlichen Bauteile verstehe ich allerdings überhaupt nicht.

Da ab 2.5V die Verstärkung nur 16.66 betragen soll, muss man R2 was parallel schalten um den Rückkopplungswiderstandswert zu verringern, z.B. R4. Und ab 0.1V soll die Verstärkung nur noch 1.11 betragen, also muss man R1 und R4 noch was parallel schalten.

Nur sollen die nicht immer parallel sein, daher die Diode. Da die Diode D2 die Parallelschaltung von R4 erst ab einem Spannungsabfall von 0.5V an R2 ermöglicht, aber schon ab 0.01V tun soll, muss man etwas Spannung draufaddieren, dazu liefert R3 den Strom (und R5 für R6 damit er ab 0.1V wirken kann). Ideale Dioden mit 0.5V vorausgesetzt.

Und dann dasselbe für positive Ausgangsspannung mit R4' und R6'.

Danke erstmal für deine Antwort!

Tja - aber wie ist dir am besten geholfen? Etwa dadurch, daß hier jemand die Aufgabe an deiner statt löst und du nix dazulernst?

Das war nicht meine Absicht falls das jetzt so rüberkam. Ich möchts ja verstehen.

2.5V und 4V bist 5V geht, wenn die Eingangsspannung den Bereich von 0V über 10mV über 100mV bis 1000mV überstreicht. Wie nennt man es in der Mathematik, wenn eine Eingangsgröße von 1 über 10 und 100 bis 1000 geht und dabei eine Ausgangsgröße von 1 über 2 und 3 bis 4 verursacht?

Ich würde hier jetzt auf einen dekadische Logarithmus tippen (1,10,100,1000,..). Hier denke ich jetzt sofort an einen "OPV-Logarthmierer" denn der besteht ja auch aus einer Diode und die ist in dieser OPV-Schaltung auch zu finden. Das kann ich jedoch mit meinem jetzigen Verständis des "OPV-Logarithmierer" nicht ganz vereinbaren: Ich dachte immer, dass der Logarithmierer auf der Diodenkennlinie der verbauten Diode basiert. In diesem Beispiel rechne ich jedoch mit einer "idealen" Diode die einen konstanten Spannungsabfall von 0,5V aufweist. Hier vernachlässige ich doch die Diodenkennlinie die normalerweise etwas "exponentiales" hat. Hab ich das richtig verstanden?

MfG Michi

Vielen Dank für deinen Beitrag!

Richtig, und wenn bei 10mV rein schon -2.5V raus kommen soll hat er welche Verstärkung und damit R2 welchen Wert ?

I_R1 = Ue / R1 -> 10 mV / 1kOhm = 10uA R2 = Ua / I_R1 = 2,5 V / 10uA = 250 kOhm

Verstärkung V = Ua / Ue = 2,5V / 10mV = 250

Da ab 2.5V die Verstärkung nur 16.66 betragen soll, muss man R2 was parallel schalten um den Rückkopplungswiderstandswert zu verringern, z.B. R4. Und ab 0.1V soll die Verstärkung nur noch 1.11 betragen, also muss man R1 und R4 noch was parallel schalten.

Wie genau berechnest du dir diese Verstärkungen? Ich komme mit V = Ua / Ue bspw. bei einer Eingangsspannung von 1V auf 5 ( 5V / 1V = 5 = v).

MfG Michi

Michael W. schrieb:

In diesem Beispiel rechne ich jedoch mit einer "idealen" Diode die einen konstanten Spannungsabfall von 0,5V aufweist. Hier vernachlässige ich doch die Diodenkennlinie die normalerweise etwas "exponentiales" hat. Hab ich das richtig verstanden?

Ja. Und zudem haben diese idealisierten Dioden auch keinen rückwärtigen Leckstrom. Insofern sollte im Text stehen, dass nicht nur der OP "ideal" ist, sondern auch die Dioden es sind (abgesehen von der Durchlassspannung).

Wie genau berechnest du dir diese Verstärkungen?

Ich würde zur Betrachtung mal den 4. Quadranten (Ua negativ) nehmen. Und ich würde mal die unnötigen Bauteile rausmachen, die verwirren nur.

Bis zu einer Ua von -2,5V soll nur der R2 wirken. Oder andersrum: ab einer Ua von -2,5V muss dann also die D1 beginnen zu leiten. Dazu müssen am Knoten R5-R6-D1 dann -0,5V anliegen. Also muss der Spannungsteiler R5/R6 ein Verhältnis von R5/R6 = Ur5/Ur6 = 10,5V/2V = 5,25 haben.

Wegen der zuvor schon berechneten Verstärkung von -1,5V/90mV = -16,66 in diesem Bereich muss also der gesamte Gegenkopplungswiderstand ab dem Leitendwerden dieser D1 also 16k66 sein. Abzüglich den bereits installierten 250k ergibt sich also ein nötiger Parallelwiderstand von 17k86. Dieser "Parallelwiderstand zum R2" ist nun die Parallelschaltung aus R5||R6 (Stichwort: Spannungsteiler und Ersatzspannungsquelle). Also haben wir die beiden Formeln R5||R6 = 17k86 und R5/R6 = 5,25. Daraus lassen sich nun die R5 und R6 berechnen. Die R5' und R6' sind damit auch gleich berechnet.

Und ab -4V kommt über D2 zu R2||R5||R6 noch die Parallelschaltung von R3||R4 dazu.