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greehnorh25(R)

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Schweiz, Zürich,
07.06.2009,
15:28
 

Verständnisproblem bei Schmittrigger mit OPV (Schaltungstechnik)



Ich habe ein Verständnissproblem beim invertierenden-Schmittrigger mit einem OPV:
Ich habe als Beispielschaltung das Bild 2.3 genommen.
Wenn man am - Eingang eine negative Spannung anlegt, dann ist am + Eingang eine Positive. Steigt der Eingang also der - Eingang, und ist er positiver als der + Eingang dann gibt es am Ausgang eine negative Spannung.
Sommit ist jetzt auch der + Eingang negativ.
Doch was ist jetzt? Die Spannung kann jetzt ja gar nicht mehr kippen. Wenn jetzt die Spannung am - Eingang negativer wird, und auch negativer als der + Eingang, dann bleibt Ua doch immer noch negativ, weil ja der + Eingang eine negative Spannung führt, die aber immer noch positiver als der - Eingang ist?!
Oder verstehe ich da was falsch?
Es wird doch immer die Spannung am den Eingängen verstärkt, invertiert, die positiver ist.
Wenn jetzt der - Eingang auf -5 V ist und der + Eingang auf -3V, dann erscheint am Ausgang eine negative Spannung, weil der + Eingang positiver als der - Eingang ist.

Danke euch schon jetzt!

gruss

hws(R)

E-Mail

59425 Unna,
07.06.2009,
16:53

@ greehnorh25

Verständnisproblem bei Schmittrigger mit OPV

» Wenn jetzt der - Eingang auf -5 V ist und der + Eingang auf -3V, dann
» erscheint am Ausgang eine negative Spannung, weil der + Eingang positiver
» als der - Eingang ist.

HAST du denn für den OP eine positive und negative Versorgungsspannung? oder wonimmst du deine -3V /-5V her. Bzw wie soll der OP-Ausgang eine negative Spannung kriegen, wenn's die bei der Versorgung gar nicht gibt?

hws

greehnorh25(R)

Homepage E-Mail

Schweiz, Zürich,
07.06.2009,
17:39

@ hws

Verständnisproblem bei Schmittrigger mit OPV

» » Wenn jetzt der - Eingang auf -5 V ist und der + Eingang auf -3V, dann
» » erscheint am Ausgang eine negative Spannung, weil der + Eingang
» positiver
» » als der - Eingang ist.
»
» HAST du denn für den OP eine positive und negative Versorgungsspannung?
» oder wonimmst du deine -3V /-5V her. Bzw wie soll der OP-Ausgang eine
» negative Spannung kriegen, wenn's die bei der Versorgung gar nicht gibt?
»
» hws
Die hätte ich ja, doch ich dachte das nur zur Überlegung.
Der OPV ist mit +-5V gespiesen und am -Eingang ist eine Sinus-Wechselspannung.

hws(R)

E-Mail

59425 Unna,
07.06.2009,
19:01
(editiert von hws
am 07.06.2009 um 19:04)


@ greehnorh25

Verständnisproblem bei Schmittrigger mit OPV

» Der OPV ist mit +-5V gespiesen und am -Eingang ist eine
» Sinus-Wechselspannung.
Und die liegt gegen Masse (nicht gegen -5V) und innerhalb der +/-5V? (je nach OP Typ auch schonmal bis 2V von den Grenzen weg)
Nachtrag: aber größer als die Hysterese?

Dann versuch's doch mal mit LT-Spice (kostenlos, öfters erwähnt)

Dann kannst du dir an allen möglichen Stellen der Schaltung Spannungen und Ströme ansehen.

Ein OP hat immer das Bestreben, die Differenz zwischen + und - Eingang auf Null zu bringen und dazu seinen Ausgang in die entsprechende Richtung zu bewegen (wenn die Schaltung korrekt ist)

hws

schaerer(R)

Homepage E-Mail

Kanton Zürich (Schweiz),
07.06.2009,
19:14

@ greehnorh25

Verständnisproblem bei Schmittrigger mit OPV

»

Es wäre ja schon auch nützlich, wenn Du den Link zu diesem Minikurs angibst, weil dadurch einiges etwas übersichtlicher wird. Und derjenige der Antwortet, hat es auch leichter.

Hier der Link:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opaschm.htm

Vorausgesetzt, es stimmt alles mit der symmetrischen Speisung und die Sinusspannung ist mit GND referenziert und sie liegt innerhalb der Commonmode-Grenzen des Opamp:

Wenn Teilbild 2.3 in der Funktion als Schmitt-Trigger einfach nicht arbeiten will, entferne R2, sodass der nichtinv. Eingang über R1 direkt auf GND liegt. Du hast jetzt eine Komparatorfunktion und d.h. die Rechteckspannung an Ua ist invertiert zur Sinusspannung an Ue, wobei beide Spannungsnulldurchgänge zeitlich gemeinsam erfolgen, - ausser die Signalfrequenz ist etwas zu hoch.

So und jetzt füge R2 hinzu, der aber, fuer diesen Versuch, 10 mal grösser sein sollte als R1. Beobachte dabei was Du auf dem Oszilloskop siehst. Es sollte sich der typische Hystereseeffekt, wie beschrieben, einstellen.

Beachte dazu auch die Signale in Bild 7.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

greehnorh25(R)

Homepage E-Mail

Schweiz, Zürich,
07.06.2009,
20:05

@ schaerer

Verständnisproblem bei Schmittrigger mit OPV

» »
»
» Es wäre ja schon auch nützlich, wenn Du den Link zu diesem Minikurs
» angibst, weil dadurch einiges etwas übersichtlicher wird. Und derjenige
» der Antwortet, hat es auch leichter.
»
» Hier der Link:
» http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opaschm.htm
»
» Vorausgesetzt, es stimmt alles mit der symmetrischen Speisung und die
» Sinusspannung ist mit GND referenziert und sie liegt innerhalb der
» Commonmode-Grenzen des Opamp:
»
» Wenn Teilbild 2.3 in der Funktion als Schmitt-Trigger einfach nicht
» arbeiten will, entferne R2, sodass der nichtinv. Eingang über R1 direkt
» auf GND liegt. Du hast jetzt eine Komparatorfunktion und d.h. die
» Rechteckspannung an Ua ist invertiert zur Sinusspannung an Ue, wobei beide
» Spannungsnulldurchgänge zeitlich gemeinsam erfolgen, - ausser die
» Signalfrequenz ist etwas zu hoch.
»
» So und jetzt füge R2 hinzu, der aber, fuer diesen Versuch, 10 mal grösser
» sein sollte als R1. Beobachte dabei was Du auf dem Oszilloskop siehst. Es
» sollte sich der typische Hystereseeffekt, wie beschrieben, einstellen.
»
» Beachte dazu auch die Signale in Bild 7.

Danke für deine Antwort. Ich hab das Ding ja schon getestet mit R1=R2, es entsteht eine Schöne Rechteckspannung, aber ich verstehe nicht wieso.
Wenn der - Eingang Positiv ist, dann ist der + Eingang negativ. Wo ist hier die Triggerschwelle?
Der - Eingang wird jetz durch die Sinuskurve wieder negativ, auch negegativer als die Spannung am + Eingang, doch das ändert doch nichts mehr am Ausgang?
Wenn der - Eingang negativer wird als der + Eingang, wiso kippt dann die Stufe?

schaerer(R)

Homepage E-Mail

Kanton Zürich (Schweiz),
07.06.2009,
21:19

@ greehnorh25

Verständnisproblem bei Schmittrigger mit OPV

» Danke für deine Antwort. Ich hab das Ding ja schon getestet mit R1=R2, es
» entsteht eine Schöne Rechteckspannung, aber ich verstehe nicht wieso.

Wobei, bei R1=R2 hast Du schon eine ganz starke Hysterese. Du siehst das shr gut daran, dass die Flanken des Rehtecksignales nicht identisch sind mit dem Spannungsnulldurchgang des Sinus. Und genau das ist so richtig.

» Wenn der - Eingang Positiv ist, dann ist der + Eingang negativ. Wo ist
» hier die Triggerschwelle?

Die Triggerschwelle aendert sich mit dem Umschalten des Ausgangspegels. Und dies im Verhaeltnis von R2 zu R1. Beachte die Berechungsformel für die Hysterese. Wegen dieser wechselnden Aenderung der Triggerschwelle entsteht die Hysterese. Probiere das im praktischen Versuch aus. Beobachte ganz genau, was Dir das Oszilloskop zeigt. Das kann auch ein Simulationsprogramm, wie schon jemand anders geschrieben hat.

Weisst Du, es ist einfach zu aufwaendig und auch recht schwierig, jeden kleinsten Schritt zu beschreiben, damit Du's verstehst. Das wäre eigentlich eine Situation die man Dir, wenn's für Dich so schwrierig ist, am Tisch mit Papier und Bleistift erklaeren muesste. Ich frage Dich, kennst Du jemanden in deiner Nähe, der Dich auf diese Weise vielleicht zusätzlich unterstützen kann?

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

greehnorh25(R)

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Schweiz, Zürich,
08.06.2009,
09:01

@ schaerer

Verständnisproblem bei Schmittrigger mit OPV

» » Danke für deine Antwort. Ich hab das Ding ja schon getestet mit R1=R2,
» es
» » entsteht eine Schöne Rechteckspannung, aber ich verstehe nicht wieso.
»
» Wobei, bei R1=R2 hast Du schon eine ganz starke Hysterese. Du siehst das
» shr gut daran, dass die Flanken des Rehtecksignales nicht identisch sind
» mit dem Spannungsnulldurchgang des Sinus. Und genau das ist so richtig.
»
» » Wenn der - Eingang Positiv ist, dann ist der + Eingang negativ. Wo ist
» » hier die Triggerschwelle?
»
» Die Triggerschwelle aendert sich mit dem Umschalten des Ausgangspegels.
» Und dies im Verhaeltnis von R2 zu R1. Beachte die Berechungsformel für die
» Hysterese. Wegen dieser wechselnden Aenderung der Triggerschwelle entsteht
» die Hysterese. Probiere das im praktischen Versuch aus. Beobachte ganz
» genau, was Dir das Oszilloskop zeigt. Das kann auch ein
» Simulationsprogramm, wie schon jemand anders geschrieben hat.
»
» Weisst Du, es ist einfach zu aufwaendig und auch recht schwierig, jeden
» kleinsten Schritt zu beschreiben, damit Du's verstehst. Das wäre
» eigentlich eine Situation die man Dir, wenn's für Dich so schwrierig ist,
» am Tisch mit Papier und Bleistift erklaeren muesste. Ich frage Dich,
» kennst Du jemanden in deiner Nähe, der Dich auf diese Weise vielleicht
» zusätzlich unterstützen kann?¨
Herzlichen Dank für deine Antwort!
Ich habs jetzt vestanden.
Ich habe wohl von Anfang an etwas missverstanden.
Ich dachte die Positivere Spannung an den Eingängen gilt.
Doch schlussendlich ist es die Differenz, das habe ich jetzt anhand einer Überlegung mit einem Differenzverstärker herausgefunden.
Nochmals danke für eure Hilfe.

schaerer(R)

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Kanton Zürich (Schweiz),
08.06.2009,
09:36

@ greehnorh25

LMC555 (NE555) : Auch ich bin ein Schmitt-Trigger!

» Herzlichen Dank für deine Antwort!
» Ich habs jetzt vestanden.
» Ich habe wohl von Anfang an etwas missverstanden.
» Ich dachte die Positivere Spannung an den Eingängen gilt.
» Doch schlussendlich ist es die Differenz, das habe ich jetzt anhand einer
» Überlegung mit einem Differenzverstärker herausgefunden.

Wobei damit alleine wäre nur die Funktion als Komparator erklärt. Beim Komparator ist es nämlich ebenso eine Frage der Differenz zwischen den beiden Eingängen.

Um es noch einmal auf den Punkt zu bringen:

Komparator: Die Referenzspannung an einem der beiden Eingänge muss fix sein. Man kann den Komparator invertierend und nichtinvertierend beschalten. Teilbild 2.2.

Schmitt-Trigger: Die Referenzspannung am nichtinvertierenden Eingang ist durch den Mitkopplungs-Effekt vom Ausgang über den Spannungsteiler zum nichtinvertierenden Eingang, abhängig von der Ausgangsspannung, variabel. Teilbild 2.3.

Zum Schluss:

Historisch betrachtet, seit dem Vakuum-Roehrenzeitalter, hat man den Schmitt-Trigger stets als mitgekoppeltes System verstanden. Tatsächlich ist es aber so, dass ein Schmitt-Trigger ohne (eigentliche) Mitkopplung realisiert werden kann. Genau das findet man im weltberuehmten Timer-IC, dem NE555 (bipolar) und LMC555 oder TLC555 (CMOS). Hier besteht der Schmitt-Trigger-Effekt aus einem Fensterkomparator mit zwei Komparatoren und einem RS-Flipflop. Mehr dazu, erfährst Du in diesem Elektronik-Minikurs:

"230-VAC-Netzfrequenzsynchronisation mit
dem CMOS-555-Timer-IC als Schmitt-Trigger"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/st555.htm

Ich empfehle Dir, beginne gleich von vorne mit der Einleitung und dem Kapitel "Schmitt-Trigger mit Komparator". Mit diesem Einsatz, wirst Du diese Angelegenheit mit dem Schmitt-Trigger ganz sicher nicht mehr vergessen. :ok:

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

greehnorh25(R)

Homepage E-Mail

Schweiz, Zürich,
08.06.2009,
19:08

@ schaerer

LMC555 (NE555) : Auch ich bin ein Schmitt-Trigger!

» » Herzlichen Dank für deine Antwort!
» » Ich habs jetzt vestanden.
» » Ich habe wohl von Anfang an etwas missverstanden.
» » Ich dachte die Positivere Spannung an den Eingängen gilt.
» » Doch schlussendlich ist es die Differenz, das habe ich jetzt anhand
» einer
» » Überlegung mit einem Differenzverstärker herausgefunden.
»
» Wobei damit alleine wäre nur die Funktion als Komparator erklärt. Beim
» Komparator ist es nämlich ebenso eine Frage der Differenz zwischen den
» beiden Eingängen.
»
» Um es noch einmal auf den Punkt zu bringen:
»
» Komparator: Die Referenzspannung an einem der beiden Eingänge muss fix
» sein. Man kann den Komparator invertierend und nichtinvertierend
» beschalten. Teilbild 2.2.
»
» Schmitt-Trigger: Die Referenzspannung am nichtinvertierenden Eingang ist
» durch den Mitkopplungs-Effekt vom Ausgang über den Spannungsteiler zum
» nichtinvertierenden Eingang, abhängig von der Ausgangsspannung, variabel.
» Teilbild 2.3.
»
» Zum Schluss:
»
» Historisch betrachtet, seit dem Vakuum-Roehrenzeitalter, hat man den
» Schmitt-Trigger stets als mitgekoppeltes System verstanden. Tatsächlich
» ist es aber so, dass ein Schmitt-Trigger ohne (eigentliche) Mitkopplung
» realisiert werden kann. Genau das findet man im weltberuehmten Timer-IC,
» dem NE555 (bipolar) und LMC555 oder TLC555 (CMOS). Hier besteht der
» Schmitt-Trigger-Effekt aus einem Fensterkomparator mit zwei Komparatoren
» und einem RS-Flipflop. Mehr dazu, erfährst Du in diesem
» Elektronik-Minikurs:
»
» "230-VAC-Netzfrequenzsynchronisation mit
» dem CMOS-555-Timer-IC als Schmitt-Trigger"
» http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/st555.htm
»
» Ich empfehle Dir, beginne gleich von vorne mit der Einleitung und dem
» Kapitel "Schmitt-Trigger mit Komparator". Mit diesem Einsatz, wirst Du
» diese Angelegenheit mit dem Schmitt-Trigger ganz sicher nicht mehr
» vergessen. :ok:
Alles klar:-)
Ich wollte mir eben ein pseudo Funktionsgenerator basteln.
Den Sinus hohle ich vom Netz (Leider nur 50 Hz, doch ich bin gerade daran, eine Frequenzverdopplerschaltung zu studieren), dann kan ich leicht ein Rechteck daraus machen, und durch ein Integrator ein Dreieck machen.
Alles sehr einfach.
Eine Andere Lösung währe Integrator auf Schmittrigger und der Ausgang der Schmittriggers über eine Transistorstufe auf den Ausgang zurückzuleiten.
Ist ne Schaltung aus dem Tietze & Schenk.
Nochmals danke für deine Hilfe.:-)

Schönen tag noch.

ps: Zürich ist ne schöne Stadt, wohe auch hier.