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Pfirsichmensch
Anmeldungsdatum: 09.08.2014
Beiträge: 284
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 Pfirsichmensch Verfasst am: 04. Jun 2015 17:58 Titel: Strom ermitteln in OPV Schaltung |
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Der Operationsverstärker sei ideal. Es soll der Strom I_1 bestimmt werden. Meine Maschenumläufe widersprechen sich gegenseitig.
Wenn ich die orange Masche (Masche I) durchlaufe, fällt die gesamte Eingangsspannung am unteren Widerstand R ab.
Durchlaufe ich die graue Masche (Masche II), habe ich einen Spannungsteiler mit vier Widerständen, was aber irgendwie nicht sein kann. Die Lösung sagt mir auch, dass die gesamte Eingangsspannung am unteren Widerstand abfällt und oben 0,5 U_E.
Irgendwas muss ich doch übersehen ... die sind weder richtig parallel und anscheinend auch nicht in Reihe. Oben habe ich einen Widerstand durchgestrichen, da kommt eine ganz normale Verbindung hin.
| Beschreibung: |
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svloga
Anmeldungsdatum: 25.05.2013
Beiträge: 71
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| svloga Verfasst am: 04. Jun 2015 19:17 Titel: |
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Den R neben der Spannungsquelle kannst du ignorieren, der nimmt keinen Einfluss auf die Schaltung.
Dann liegt der 2R parallel zur Spannungsquelle, also fällt dort die gleiche Spannung ab.
Am R oben fallen 0,5*Ue ab, hast du richtig erkannt.
Jetzt nur noch ein bisschen ohmsches Gesetz oder Verhältnisrechnung und du solltest schnell auf Ua bzw. auch I kommen.
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3405
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| ML Verfasst am: 04. Jun 2015 21:28 Titel: Re: Strom ermitteln in OPV Schaltung |
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Hallo,
in der Schaltung sind das R parallel zu  sowie das R vom Ausgang zum (+)-Eingang unsinnig. Du musst sie aber bei der Berechnung berücksichtigen.
Zunächst sollte man bei der Schaltung sehen, dass das R vom Ausgang zum (+)-Eingang ausnahmsweise keine Gegenkopplung bewirkt, da das Potential am (+)-Eingang über die ideale Spannungsquelle festgezurrt ist.
Die Ausgangsspannung lautet also wie bei einer ganz normalen nichtinvertierenden Verstärkerschaltung:
Für den Strom  gilt somit:
| Pfirsichmensch hat Folgendes geschrieben: |
Wenn ich die orange Masche (Masche I) durchlaufe, fällt die gesamte Eingangsspannung am unteren Widerstand R ab.
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Ja, das ist richtig. Beachte aber, dass Du die "0V" für vom (+)-Eingang zum (-)-Eingang in diesem Fall begründen musst. Diese gilt nur bei Gegenkopplung. (Vgl. hierzu die Schaltungen zum Schmitt-Trigger.)
| Zitat: |
Durchlaufe ich die graue Masche (Masche II), habe ich einen Spannungsteiler mit vier Widerständen, was aber irgendwie nicht sein kann. Die Lösung sagt mir auch, dass die gesamte Eingangsspannung am unteren Widerstand abfällt und oben 0,5 U_E.
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Ein direkter Spannungsteiler liegt nicht vor, da eine stromführende Abzweigung (Ausgang des OPV) vorliegt.
Am Widerstand vom Ausgang zum (+)-Eingang und vom Ausgang zum (-)-Eingang fallen betragsmäßig die gleichen Spannungen ab. Sie heben sich, wenn Du entlang der grauen Linie gehst, gegeneinander auf.
Viele Grüße
Michael
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Pfirsichmensch
Anmeldungsdatum: 09.08.2014
Beiträge: 284
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| Pfirsichmensch Verfasst am: 04. Jun 2015 21:55 Titel: |
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Danke für die Antworten!
An Michael:
Der Spannungsabfall U_E am unteren Widerstand 2R: Wieso wird der Spannungsabfall hier denn nicht invertiert verstärkt und zusätzlich zu der nichtinvertiertverstärkten Spannung berücksichtigt?
Edit: Habe alles verstanden. Vielen Dank nochmal!
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Pfirsichmensch
Anmeldungsdatum: 09.08.2014
Beiträge: 284
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| Pfirsichmensch Verfasst am: 05. Jun 2015 02:33 Titel: |
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Obwohl eine Frage hätte ich noch, die mich schon etwas länger beschäftigt:
Der ideale Operationsverstärker hat einen Ausgangswiderstand von 0 Ohm. Der Strom der über den oberen Widerstand R fließt, gehört doch dem verstärkten Signal an, ist das richtig? Mich wundert es nur immer wieder, dass in solchen Aufgaben nie der Strom aus dem OP heraus gezeichnet wird.
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3405
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| ML Verfasst am: 05. Jun 2015 11:55 Titel: |
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Hallo,
| Pfirsichmensch hat Folgendes geschrieben: |
Der ideale Operationsverstärker hat einen Ausgangswiderstand von 0 Ohm. Der Strom der über den oberen Widerstand R fließt, gehört doch dem verstärkten Signal an, ist das richtig?
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der Strom durch den oberen Widerstand R stammt aus dem OPV, soweit ok. Ich weiß aber nicht, was die Aussage "gehört dem verstärkten Signal an" bedeutet.
| Zitat: |
Mich wundert es nur immer wieder, dass in solchen Aufgaben nie der Strom aus dem OP heraus gezeichnet wird. |
Du kannst Dir den Ausgang des idealen OPV als (gesteuerte) Spannungsquelle mit dem Innenwiederstand 0 vorstellen. Sofern die Quelle unter Last ist (was bei praktischen OPV-Schaltungen in der Regel der Fall ist), tritt ein positiver oder negativer Ausgangsstrom auf.
Den kannst Du natürlich einzeichnen und berechnen. Es gibt zuminest kein "Verbot", den Ausgangsstrom zu berechnen.
Gleichzeitig gilt aber auch, dass es keine zwingende Notwendigkeit gibt, den Ausgangsstrom zu berechnen. In einem elektrischen Netzwerk mit k Knoten sind (k-1) Knotengleichungen voneinander unabhängig. Eine Knotengleichung kann man daher immer weglassen.
Offenbar lassen sich OPV-Schaltungen besonders gut berechnen, wenn man die Knotengleichung am Ausgang weglässt. Ich denke, wenn man eine andere Knotengleichung weglassen würde, könnte man die OPV-Schaltungen nicht so leicht schrittweise berechnen, sondern müsste die ganzen Netzwerkgleichungen "am Stück aufstellen.
Viele Grüße
Michael
Zuletzt bearbeitet von ML am 06. Jun 2015 21:55, insgesamt einmal bearbeitet |
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Pfirsichmensch
Anmeldungsdatum: 09.08.2014
Beiträge: 284
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| Pfirsichmensch Verfasst am: 05. Jun 2015 14:11 Titel: |
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Hallo Michael,
danke für die Antwort. Ich glaube, dass ich mal Aufgaben berechnen muss, wo OPV's belastet werden. Dann wird es mir sicherlich leichter fallen dies zu verstehen!
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3405
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| ML Verfasst am: 06. Jun 2015 21:58 Titel: |
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Hallo,
dieser OPV ist doch an sich schon belastet. Der OPV verrichtet beispielsweise die erforderliche Arbeit, um die Widerstände R und 2R im Gegenkopplungszweig zu speisen. Außerdem muss der OPV noch gegen den "Willen" der Spannungsquelle den Strom für den oberen Widerstand R bereitstellen.
Viele Grüße
Michael
| Pfirsichmensch hat Folgendes geschrieben: | Hallo Michael,
danke für die Antwort. Ich glaube, dass ich mal Aufgaben berechnen muss, wo OPV's belastet werden. Dann wird es mir sicherlich leichter fallen dies zu verstehen! |
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