Hallo, ich habe folgenden Präzisionsgleichrichter gegeben. Das Ziel ist es alle Spannungen U1, U2, U3, U4, U5, Ua, Uv & Uop1 zu ermitteln.
Gegeben ist Ue = 2V (DC). Die Diodenspannung darf mit 0,7 V angenommen werden und der OPV ist ideal (keine Eingangsruheströme und keine Differenzspannung zwischen positiven und negativen Eingang)
Man sieht ja, dass die Eingangangsspannung Ue positiv ist und der erste (linke) OPV wie ein invertiernder Verstärker aufgebaut ist. Das heißt die Spannung Uop1 ist sicher kleiner 0. Bei der unteren Diode (Diode 2) liegt an der Kathode 0V und an der Anode dann eine negative Spannung -> U_D2 ist in Sperrichtung.
Jedoch weiß ich nicht was D1 (obere Diode) macht, ist diese in Sperrichtung oder Durchlassrichtung, oder übersehe ich etwas?
Betrachte doch erst mal nur den linken OP und seine Beschaltung.
Er ist als invertiereder Verstärker geschaltet. Der positive Eingang ist auf Masse.
Was passiert also am Ausgang des OPs wenn er über den linken R eine Spannung > 0V auf den invertierenden Eingang erhält?
Betrachte doch erst mal nur den linken OP und seine Beschaltung.
Er ist als invertiereder Verstärker geschaltet. Der positive Eingang ist
auf Masse.
Was passiert also am Ausgang des OPs wenn er über den linken R eine
Spannung > 0V auf den invertierenden Eingang erhält?
Dann ist die AUsgangsspannung des OPV, also U_OP1 negativ. Dadurch ist die untere Diode in Sperrichtung, weil an Anode negative Spannung anliegt und an Kathode 0V. Aber diese Erkentnis hilft mir nicht für D1 (obere Diode). Zumindest sehe ich keine Lösung durch dies, für D1.
Was passiert wenn der Ausgang des OPs negativ wird? Zeichne dir den Stromfluß durch beide Rs und die Diode ein und überlege wann der OP nicht mehr weiter ins negative ausgesteuert wird.
Was passiert wenn der Ausgang des OPs negativ wird? Zeichne dir den
Stromfluß durch beide Rs und die Diode ein und überlege wann der OP
nicht mehr weiter ins negative ausgesteuert wird.
In der Skizze oben habe ich es mir eingezeichnet, aber ich verstehe nicht was es mir für die obere Diode sagen soll.
Vergiss erst mal I3, betrachte erst mal nur den linken Teil. Also muss der Strom I1 = I2 vom Ausgang des OPs kommen.
Da I1 = I2 ist muss also Uv -2V und der Strom durch die Diode auch I1.
Mit dem rechten Teil dazu genommen sieht es dann etwas anders aus, aber das Prinzip bleibt.
Mit idealem OP kannst du immer davon ausgehen, dass am invertierenden Eingang des rechten OPs immer 0V sein wird. Entsprechend kannst du die Ströme berechnen.
Vergiss erst mal I3, betrachte erst mal nur den linken Teil. Also muss
der Strom I1 = I2 vom Ausgang des OPs kommen.
Da I1 = I2 ist muss also Uv -2V und der Strom durch die Diode auch I1.
Mit dem rechten Teil dazu genommen sieht es dann etwas anders aus, aber
das Prinzip bleibt.
Mit idealem OP kannst du immer davon ausgehen, dass am invertierenden
Eingang des rechten OPs immer 0V sein wird. Entsprechend kannst du die
Ströme berechnen.
Ja, dass Uv = -2 V ist auf dies bin ich auch schon gekommen. An der Anode der Diode 1 liegt also die Spannung -2V an. An der Kathode von Diode 1 eine Spannung kleiner 0V. Aber ich versteh noch immer nicht warum mir das dann sagen soll dass D1 in Durchlassrichtung betrieben wird. Der Strom I1=I2 könnte doch auch weiter nach U3 fließen und nicht durch Diode D1. Ich habe da irgendwo einen Denkfehler und komme nicht drauf.
Ja, dass Uv = -2 V ist auf dies bin ich auch schon gekommen. An der
Anode der Diode 1 liegt also die Spannung -2V an. An der Kathode von
Diode 1 eine Spannung kleiner 0V. Aber ich versteh noch immer nicht
warum mir das dann sagen soll dass D1 in Durchlassrichtung betrieben
wird.
Wo soll denn der Strom durch R2 herkommen, wenn nicht über D1 und den Ausgang von OP1. Denn am rechten Pin von R3 wird immer 0V sein, dafür sorgt der rechte OP.
Damit kannst du jetzt den Strom durch R3 berechnen.
Ja, dass Uv = -2 V ist auf dies bin ich auch schon gekommen. An der
Anode der Diode 1 liegt also die Spannung -2V an. An der Kathode von
Diode 1 eine Spannung kleiner 0V. Aber ich versteh noch immer nicht
warum mir das dann sagen soll dass D1 in Durchlassrichtung betrieben
wird.
Wo soll denn der Strom durch R2 herkommen, wenn nicht über D1 und den
Ausgang von OP1. Denn am rechten Pin von R3 wird immer 0V sein, dafür
sorgt der rechte OP.
Damit kannst du jetzt den Strom durch R3 berechnen.
Aber der Strom durch R2 kommt ja von R1 (I1 = I2) und dieser könnte ja auch nach R3 gehen und nicht durch die Diode 1 ?
Aber der Strom durch R2 kommt ja von R1 (I1 = I2) und dieser könnte ja
auch nach R3 gehen
Wie soll da ein Strom fließen, wenn R2 links auf 0V liegt und R3 rechts auch auf 0V liegt?
Die OPs steuern den Ausgang immer so aus (bei einer funktionierenden Verschaltung, die hier vorliegt) dass die Differenz beider Eingänge auf 0 liegt.
Dazu muss aber durch R2 der gleiche Strom fließen wie durch R1!
Also addiere die Ströme I2, I3 und Id1 vorzeichenrichtig und schaue was rauskommt.
Aber der Strom durch R2 kommt ja von R1 (I1 = I2) und dieser könnte ja
auch nach R3 gehen
Wie soll da ein Strom fließen, wenn R2 links auf 0V liegt und R3 rechts
auch auf 0V liegt?
Die OPs steuern den Ausgang immer so aus (bei einer funktionierenden
Verschaltung, die hier vorliegt) dass die Differenz beider Eingänge auf
0 liegt.
Dazu muss aber durch R2 der gleiche Strom fließen wie durch R1!
Also addiere die Ströme I2, I3 und Id1 vorzeichenrichtig und schaue was
rauskommt.
Ja stimmt der Strom I1 kann ja nicht durch die Masse durchfließen und zu I2 werden. Der I2 muss woanders herkommen und das muss dann vom Ausgang des OPV kommen. Bei mir war das Problem, dass ich einfach nicht den FAKT bedacht habe, dass ein Strom natürlich NICHT durch Masse durchfließen kann. Vielen Dank, bin daran schon etliche Stunden dran gewesen.
Ist das generell so, dass ein OPV immer über die Ausgangsspannung versucht den Strom in der Gegenkopplung gleich groß, wie den Strom im Eingangswiderstand zu machen? BIn galube kurz davor den OPV mal richtig zu verstehen :-D
Damit die Ausgangsspannung für positive Eingangsspannungen passt ;-)
Dazu musst du die Ströme betrachten, die zum invertierenden Eingang vom rechten OP fließen.
Bei negativen Eingangsspannungen sorgt die untere Diode für vollständige Gegenkopplung, so dass kein Strom durch den rechten R fließt und U3=0 ist.
Damit liegt die Dimensionierung der Gegenkopplung für den rechten OP fest.
Bei positive Eingangsspannungen muss der Strom vom unteren Zeig (durch R mit U3) doppelt so groß und invers sein, wie der Strom durch den oberen 2R, damit die Invertierung funktioniert. An der Anode von der oberen Diode muss dazu bei positiven Eingangsspannungen die inverse Eingangsspannung erzeugt werden, so dass zusammen mit dem 2:1 Widerstandsverhältnis dieser doppelte Strom fließt. Der Strom kommt vom ersten OP über die obere Diode. Gegengekoppelt wird der OP über den Widerstand R (mit Spannungsabfall U2).
p.s.
Gib allen deinen Bauteilen im Schaltbild Namen (R1, R2, ..., D1, D2, ...)
An den Knotenpunkten an den Eingängen von OPs rechne besser mit den Strömen.
st das generell so, dass ein OPV immer über die Ausgangsspannung
versucht den Strom in der Gegenkopplung gleich groß, wie den Strom im
Eingangswiderstand zu machen?
Der (ideale) OP ist ein Differenzverstärker unendlicher Verstärkung.
Er ist nur in einer entsprechend gegengekoppelten Schaltung zu gebrauchen.
Die liegt hier vor.
Wenn du also eine Spannungsdifferenz an den Eingängen hast, wird die Ausgangsspannung sich so einstellen, bis durch die Gegenkopplung die Eingangsdifferenz ausgeglichen ist.
Ausserdem fließen in die Eingänge keine Ströme, die sind extrem hochohmig bzw. idealisiert unendlich.
Und genau damit wird überlegt und gerechnet.
Ist das generell so, dass ein OPV immer über die Ausgangsspannung
versucht den Strom in der Gegenkopplung gleich groß, wie den Strom im
Eingangswiderstand zu machen?
Noch viel einfacher: Einzige Aufgabe eines OPV ist es, dafür zu sorgen, dass die Differenzspannung zwischen seinen Eingängen 0 wird. Bei positiver Differenz versucht er dies durch positive Ausgangsspannung zu erreichen, bei negativer durch negative. Von Strömen direkt bekommt er nichts mit ;-)
Die ergeben sich erst aus den Widerständen in der Beschaltung.
Im Detail gibt es da noch ein paar Fußangeln, aber so wäre es idealerweise für annähernd Gleichspannungen.
Der (ideale) OP ist ein Differenzverstärker unendlicher Verstärkung.
Damit eine OP-Schaltung stabil arbeitet, muss die Verstärkung eines OPV wie ein TP 1.Ordnung mit der Frequenz abnehmen. Die Abknickfrequenz wird durch das Verstärkungsbandbreitenprodukt gekennzeichnet. Mag sein, dass dies für einen idealen OPV nicht gefordert ist und diese Anforderung der Anwenderschaltung zugeschoben wird.
Vielen Dank für die tollen Erklärungen. Als Probe ob ich nun alles richtig verstanden habe, habe ich das Beispiel etwas abgeändert Widerstand R1 und R2 sind verändert und habe das Beispiel erneut gelöst.
Ist alles so richtig, oder?
Der Knackpunkt ist immer: Der Operationsverstärker will, dass die Differenzspannung zwischen positiven und negativen Eingang des OPV null Volt ist. Dazu verändert er seine Ausgangsspannung solange, bis in der Gegenkopplung der gleiche Strom fließt wie beim Eingang. Dadurch ist in der GK eines OPV immer der gleiche Strom wie beim Eingangswiderstand.
Eingangsspannung Ue ist 2V. Ziel ist es alle Spannungen zu ermitteln.
Bitte siehe obiges Beispiel. Ist dies richtig so?
Der Knackpunkt ist immer: Der Operationsverstärker will, dass die
Differenzspannung zwischen positiven und negativen Eingang des OPV null
Volt ist. Dazu verändert er seine Ausgangsspannung solange, bis in der
Gegenkopplung der gleiche Strom fließt wie beim Eingang. Dadurch ist in
der GK eines OPV immer der gleiche Strom wie beim Eingangswiderstand.
Der Knackpunkt ist immer: Der Operationsverstärker will, dass die
Differenzspannung zwischen positiven und negativen Eingang des OPV null
Volt ist. Dazu verändert er seine Ausgangsspannung solange, bis in der
Gegenkopplung der gleiche Strom fließt wie beim Eingang.
Dadurch ist in der GK eines OPV immer der gleiche Strom wie beim
Eingangswiderstand.
Stimmt so, oder?
Prinzipiell schon.
Sowohl am invertierenden, als auch am nicht invertierenden Eingang kann der Strom dabei über beliebig viele Widerstände kommen oder auch direkt von einer Stromquelle. Ein Beispiel wäre ein als Mehrfachsubtrahierer beschalteter OPV.
https://www.mikrocontroller.net/attachment/272563/OPV.png
Eingangsspannung Ue ist 2V. Ziel ist es alle Spannungen zu ermitteln.
Bitte siehe obiges Beispiel. Ist dies richtig so?
Nein, Spannungen von absolut 3V oder 4V treten nicht auf. Die höchste Spannung mit den Vorgaben aus diesem Beitrag
Beitrag "Präzisionsgleichrichter"
ist 2,0V, die niedrigste -2,7V.
Genaus das ist sicher kein Grund, um einen neuen Thread zum selben Thema aufzumachen. Evtl. finden die anderen, das Thema ist ausdiskutiert. Oder sie wollen einfach mal ein paar Stunden nichts tun...
und da gibt es doch die Regel neue Frage neuer Thread oder?
In der Regel trugen die Wikinger rote Bärte.
Sagen wir mal so: wenn es um die exakt selbe Schaltung vom exakt selben To geht, dann darf man bei selben Thread bleiben.
Ich habe die beiden Threads denentsprechend zusammengeführt.
Vergiss das "Nein", habe nicht gesehen, dass du jetzt von einer ganz anderen Schaltung mit geänderten Widerständen redest und nicht mehr von der ursprünglichen - sorry.
Die Spannungswerte stimmen so, nur hat die Schaltung mit einem Präzisionsgleichrichter nichts mehr zu tun und wäre ein Fall für einen neuen Thread "Rechenübungen mit OPVs" oder so.
U_OP1 fehlt noch ;-)
Eine eigene Frage?
Dieser Thread ist über ein Jahr alt.
Stell sie in einem eigenen Thread – dort lesen mehr Leute mit, und sie wird öfter und schneller beantwortet.
Praezisionsgleichrichter.png
(40 KB)
