Frage zum invertierten OP Verstärker

[dominik]

Hallo!

warum nimmt man für rechenzwecke die Differenzspannung der beiden OP Eingänge als 0V an, aber darf sie trotzdem nicht kurschliessen? Als Spannung liegt eine reine Gleichspannung an!

Gruß
Dominik

P.S. Wo setzt man vorzugsweise einen Impedanzwandler ein?

[Rudo]

waere die Verstaerkung unendlich gross, dann waere die Differenzspannung unendlich klein. Wenn du die Eingaenge kurzschliesst, dann ergibt Null_mal_eine_riesige_Verstaerkung immer noch null am Ausgang.

[dominik]

Hallo!


Heisst also, wenn ich die Eingänge bei Gleichspannung kurzschliesse, bricht mir die Ausgangsspannung zusammen. und bei Wechselspannung habe ich dann Gleichtaktverstärkung. Richtig?

Aber das mit den 0V für die Berechnung (Theoretische Berechnung) ist mir einfach nicht ganz klar! Sorry..


Gruß
Dominik

P.S. Weiss jemand evtl. typische Einsatzgebiete für einen Impedanzwandler?

[Rudo]

Hallo!


Heisst also, wenn ich die Eingänge bei Gleichspannung kurzschliesse, bricht mir die Ausgangsspannung zusammen. und bei Wechselspannung habe ich dann Gleichtaktverstärkung. Richtig?nein


Aber das mit den 0V für die Berechnung (Theoretische Berechnung) ist mir einfach nicht ganz klar! Sorry..
dann rechne doch einfach mit 10µVolt.
wenn V=1000000 ist, dann brauchste nur 10µV am Eingang um am Ausgang 10Volt zu kriegen ;)

[dominik]

Also entweder hab ich jetzt ne totale Denkblockade oder das is mir zu hoch!

Wieso darf ich denn bei der Berechnung für die Differenzspannung 0V annehmen, aber trotzdem nicht beide Eingänge kurzschliessen. Der Kurzschluß wäre doch das Gleiche, als wenn ich 0V beim Berechnen annehme!

Die Begründung dafür is mir einfach noch nich klar.

Habe mal im Internet geforscht, da finde ich nur was, wenn der OP mit Wechselspannung betrieben wird und die Eingänge dann kurzgeschlossen werde. Da kommt es dann zur Gleichtaktverstärkung.
Und bei Gleichspannung habe ich dann, wenn ich beide Eingänge kurzschliesse 0V?

Sorry... aber bin mittlerweile völlig verwirrt.

[Rudo]

in der Praxis brauchste die paar µV, sonst funktioniert es nicht. Beim Rechnen darfste aber ab der zweiten Stelle hinterm Komma auf/abrunden.

[Felix Weiss]

Hallo,

Das Hauptproblem des OPs ist, dass er immer ein Verstärker bleibt. d.H (UE1-UE2)*v=UAusgang. Es muss also immer eine Differenz an den Eingängen vorliegen, damit eine Ausgangsspannung ungleich 0V herauskommt.
Jedoch ist v sehr groß und die gewünschte Verstärkung meist klein, also gibt man einen Teil der Ausgangsspannung auf den invertierenden Eingang zurück.

UE2 = k*UAusgang
(UE1-k*UAusgang)*v=UAusgang

Durch das extrem große v sind wird die Spannung an UAusgang so groß, dass
UE2 fast UE1 entspricht wobei die Differenz*v wieder die Ausgangsspannung ergibt.
Für die restliche Schaltung ist jedoch der Spannungsunterschied (einige µV) zwischen beiden Anschlüssen zu vernachlässigen.

Wenn man beide Eingänge kurzschließt, so ist UE1-UE2=0V und die Ausgangsspannung zumindest theoretisch immer 0V

Gruß Felix

[dominik]

Hallo!

Also wenn ich das von Felix mal aufnehme, dann würde meine Ua ja doch 0V, wenn ich beide Eingänge kurzschliesse.
Und bei Wechselspannung tritt diese Gleichtaktverstärkung auf, die den Aussteuerbereich verschiebt.
Und bei der Berechnung nimmt man einfach 0V für Udiff an, da die Differenzspannung vernachlässigbar klein ist.

Gruß
Dominik

P.S. Könntet ihr vielleicht mal diese Schaltung kurz erklären? Finde dazu einfach nichts!

[elmar]

Hi,


hast Du hier mal gelesen?
http://www.batronix.com/elektronik/know-how/op-amp.shtml

Der Trick ist, dass die Schaltung versucht die Differenz beider Eingänge auf 0V zu bringen.

Auf dem einen Eingang legst Du dein Signal über R1 an. Zuerst fließt kein Strom, die Spannung liegt voll auf dem Invertierenden Eingang an. Dadurch erzeugt der OPV eine Gegenspannung (er invertiert das Signal stark verstärkt) über R2 auf den Eingang. Dadurch sinkt die Spannung am Invertierenden Eingang und damit auch wieder die Ausgangsspannung. Und das macht der so lange, bis beide Eingänge ausgeglichen sind. Da am Nichtinvertierenden Eingang 0V liegen, strebt er an, dass am Invertirenden Eingang ebenfalls 0V anliegen. Dadurch entsteht der "virtuelle Nullpunkt". Wenn das System eingeschwungen ist und ausgeglichen ist, hast Du am Invertierenden Eingang genau 0V.


http://www.batronix.com/elektronik/know-how/images/opv4.gif

Würdest Du da eine Brücke drauflegen, so macht der OPV was ihm gerade in den Kram passt, die Eingänge sind ja sowiso schon immer ausgeglichen, also wieso die Mühe machen, da was zu regeln?

Beispiel, wir sagen mal, dass R1 und R2 genau 1 Ohm haben um das leichter zu rechnen. In der Praxis nimmt man natürlich Werte im Kiloohmbereich oder gar Megaohmbereich. Aber 1Ohm lässt sich so schön rechnen, auch wenn es in der Praxis rauchen würde oder zumindest der OPV überlastet ist.

Du legst +1V an. Da der OPV das versucht auszugleichen, kann man sagen, das andere Ende von R1 liegt auf Masse. Aber nur gedanklich, das gilt ja nur für den eingeschwungenen Zustand. Es fließen 1A:
I = U / R
I = 1V / 1Ohm
I = 1A
Der Eingang des OPV hat idealerweise einen Eingangsstrom von 0.

Damit der OPV seine Eingänge ausgleichen kann, muss er eine Gegenspannuung liefern, die die 1A über R2 absaugt. Ein anderer Weg für den Strom bleibt ja nicht. Und das gelingt ja nur, wenn der da -1A "anlegt". Da der R2 in diesem Beispiel ebenfalls 1 Ohm aufweist, braucht man -1V am Ausgang:
U = R * I
U = 1Ohm * -1A
U = -1V

Jetzt sind die OPV Eingänge ausgeglichen, am Ausgang (Ua) erscheinen -1V, wenn Du am Eingang (Ue) +1V anlegst.

In der Praxis werden zwischen den Eingängen immer geringe Spannungen auftreten, das ist die sog. Regelabweichung. Aber um irrsinnig lange Berechnungen oder numerische Simulationen zu vermeiden darf man sagen, dass zwischen den beiden Eingängen 0V liegen. Der Fehler ist so verschwindend gering, dass man den im Normalfall ignorieren kann.
Daher nennt man das auch "Virtueller Nullpunkt". Er ist als 0V anzunehmen, ist aber nicht miteinander verbunden!

Gruß
Elmar

[Anatec]

es gibt noch einen ganz simplen Grund. Bipolar OPV's haben am Eingang erhebliche Restströme, von nA bis µA, die an den EC Strecken der Eingangstransistoren entstehen. Diese Ströme können über die BE Schutzdiode des jeweils anderen Eingangs eine Steuerspannung erzeugen, die den ganzen OPV außer Tritt steuern. Da sich bei kurzgeschlossenen Eingängen die externe Verstärkungssteuerung kompensiert ist nur noch die interne Verstärkung des OPV wirksam. Je nach Layout des Innenlebens, wird sich der OPV auf eine Seite der Betriebsspannungen begeben. Die Offsetkompensation des OPV funktioniert nicht mehr.

Gruß Gerd H

[elmar]

Hi,

das kurzschließen der Eingänge ist sowiso uninteressant, weil es in dem Fall nichts mehr zu Regeln gibt. Dass der OPV dann nicht 0V macht, sondern eben was ihm in den Kram passt ist ja eine andere Sache. Fakt ist, dass das ja nur ein Virtueller Nullpunkt ist, wenn man den kurzschließt, sieht der das Eingangssignal nicht mehr, sondern die echte Masse.

Gruß
Elmar