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Hallo zusammen,

ich verstehe einfach nicht, was der Unterschied zwischen den beiden Verstärkern ist. Der Aufbau ist exakt derselbe, nur einmal wird die Verstärkung durch den Kondensator und einmal durch den Widerstand angegeben.
Außerdem ist beim Transimpedanzverstärker das RC-Glied in der Rückkopplung als Tiefpass und beim Ladungsverstärker als Hochpass anzusehen.

Weiß jemand Bescheid, warum das so ist?

Vielen Dank!

Friedrich

» ich verstehe einfach nicht, was der Unterschied zwischen den beiden
» Verstärkern ist. Der Aufbau ist exakt derselbe, nur einmal wird die
» Verstärkung durch den Kondensator und einmal durch den Widerstand
» angegeben.

Also ist der Aufbau grundverschieden.

Und wo ist der Unterschied? Schaut man sich die Schaltpläne an, so erkenne ich keinen.

» Und wo ist der Unterschied? Schaut man sich die Schaltpläne an, so erkenne
» ich keinen.

Kondensatoren und Widerstände sind ja praktisch das selbe....

» Hallo zusammen,
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» ich verstehe einfach nicht, was der Unterschied zwischen den beiden
» Verstärkern ist. Der Aufbau ist exakt derselbe, nur einmal wird die
» Verstärkung durch den Kondensator und einmal durch den Widerstand
» angegeben.
» Außerdem ist beim Transimpedanzverstärker das RC-Glied in der Rückkopplung
» als Tiefpass und beim Ladungsverstärker als Hochpass anzusehen.
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» Weiß jemand Bescheid, warum das so ist?
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» Vielen Dank!
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» Friedrich

in der Schaltung gibt es keinen Unterschied.
Beides ist ein Strom-Spannungswandler = Transimpedanzverstärker
Ein Transimpedanzverstärker kann kleinste Ströme in eine Spannung umwandeln
Zum Beispiel liefern Photodioden ( PD und APD) selbst bei sehr geringer
Beleuchtung schon einen Strom. Dieser Strom hält so lange an,
solange die Photodiode beleuchtet wird.
Die Photodiode ist also ein Sensor ( Lichtsensor)

Es gibt aber auch Sensoren, die nur für eine begrenzte Zeit einen Strom liefern
Strom * Zeit ist eine Ladung. 1 C = 1A * 1 s
Piezo-Elemente erzeugen unter Druck einen zeitlich begrenzten Strom.
Auch wenn der Druck länger anhält, Es fließt kein dauernder Strom.
Sie haben nur eine Ladung, die sie abgeben können.
Im Gegensatz zur Photodiode, die bei Beleuchtung einen dauernden Strom liefert.

Wenn also ein Transimpedanzverstärker nur eine Ladung,
also einen zeitlich begrenzten Strom verstärken soll,
so wird er Ladungsverstärker genannt.
Ein Strom - Spannungswandler = Transimpedanzverstärker ist es
in jedem Fall.

Hallo,
da stimme ich nicht so ganz mit Dir überein. Nach der Logik wären dann ja auch ein Verstärker und ein Integrator mehr oder weniger identisch. Das weiter gedacht würde zu der Aussage führen, dass alle gegengekoppelten OPV-Schaltungen praktisch gleich sind. Das kann man natürlich so sehen...
Grüße
Hartwig

Erst einmal vielen Dank für die Antworten.

Dass es im Prinzip dasselbe ist, ist mir klar. Jedoch frage ich mich, wieso die Rückkopplung einmal als Hochpass (Ladungsverstärker) und einmal als Tiefpass (Transimpedanzwandler) wirkt. Außerdem würde man ja verschiedene Ergebnisse bekommen: Rechne ich die Ladung in einen Strom um, indem ich mit der Kreisfrequenz des Signals multipliziere, so erhalte ich bei der Verstärkung mit der Transimpedanzschaltung einen Output Q*omega*R mit R als Rückkopplungswiderstand. Nehme ich die Ladung direkt, so erhalte ich jedoch als Output aber Q/C mit C als Rückkopplungskapazität. D.h. nur im Falle der Abstimmung omega*R*C erhalte ich dasselbe Signal, was ja aber nicht immer gegeben ist.

Genau dies ist der Unterschied, der mich zum Grübeln bringt. Lassen sich die Gleichungen über die Hoch-/Tiefpasswirkung der Rückkopplung irgendwie ineinander umformen?

Hallo,
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» Genau dies ist der Unterschied, der mich zum Grübeln bringt. Lassen sich
» die Gleichungen über die Hoch-/Tiefpasswirkung der Rückkopplung irgendwie
» ineinander umformen?

Zunächst solltest Du für beide Fälle, also Transimpedanzverstärker und Ladungsverstärker das DC-Ersatzschaltbild, also mit der Ladungs/Stromquelle am Eingang, das Gleichspannungs/Gleichstromverhalten betrachten.

Während der ideale Transimpedanzverstärker für Wechselspannung/(Wechselstrom) eine unendlich große Bandbreite hat, sieht das bei dem Ladungsverstärker anders aus, dessen Ladung wird ja nun immer "umgeladen".

Oder etwas anders ausgedrückt:

der Transimpedanzverstärker ist ein Strom/Spannungswandler. Er entspricht der Grundschaltung des invertierenden Verstärkers, wenn man den Innenwiderstand der Stromquelle mit in die Schaltung einbezieht.

Der Ladungsverstärker ist grundsätzlich ein Integrator mit einem Eigangskondensator. Dieser nimmt das Eingangssignal als Ladung auf. Da der -Eingang des OPV den virtuellen Nullpunkt darstellt, versucht der OPV über den Gegenkopplungszweig den virtuellen Nullpunkt wieder auf 0V zu bringen - das geht nur mit einer proportionalen Ladung über der Kondensator in der Gegenkopplung. Natürlich läßt sich der Ladungsverstärker mit hohen Frequenzen betreiben, die Kondensatoren gehen dan als Impedanzen in die Schaltung ein. Beim Ladungsverstärker wäre der Kondensator am Eingang dann eine Impedanz parallel zum Eingang. Somit ist der Ladungsverstärker selbstvertändlich ein Tiefpass. Und die Formeln entsprechen natürlich immer der zugrundeliegenden Grundschaltung, nur eben mit Berücksichtigung der Impedanzen für Wechselspannung.

Grüße

Hartwig

Vielen Dank Hartwig!

Ich denke, dass es mir nun klar ist.

Nur damit ich es in der Praxis richtig mache: In welche Kategorie würde man die Schaltung im Anhang einordnen, wenn das Piezo-Element am Eingang ein Quarz ist, der mit 32 kHz durch mechanische Anregung schwingt?

Wenn ich das Signal für verschiedene Rückkopplungen messe, so erhalte ich eine Hochpasskurve.

Beste Grüße

Friedrich

» Der Ladungsverstärker ist grundsätzlich ein Integrator mit einem
» Eigangskondensator. Dieser nimmt das Eingangssignal als Ladung auf. Da der
» -Eingang des OPV den virtuellen Nullpunkt darstellt, versucht der OPV über
» den Gegenkopplungszweig den virtuellen Nullpunkt wieder auf 0V zu bringen -
» das geht nur mit einer proportionalen Ladung über der Kondensator in der
» Gegenkopplung. Natürlich läßt sich der Ladungsverstärker mit hohen
» Frequenzen betreiben, die Kondensatoren gehen dan als Impedanzen in die
» Schaltung ein. Beim Ladungsverstärker wäre der Kondensator am Eingang dann
» eine Impedanz parallel zum Eingang. Somit ist der Ladungsverstärker
» selbstvertändlich ein Tiefpass. Und die Formeln entsprechen natürlich immer
» der zugrundeliegenden Grundschaltung, nur eben mit Berücksichtigung der
» Impedanzen für Wechselspannung.

Hast du schön beschrieben!

» Vielen Dank Hartwig!
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» Ich denke, dass es mir nun klar ist.
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» Nur damit ich es in der Praxis richtig mache: In welche Kategorie würde man
» die Schaltung im Anhang einordnen, wenn das Piezo-Element am Eingang ein
» Quarz ist, der mit 32 kHz durch mechanische Anregung schwingt?
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» Wenn ich das Signal für verschiedene Rückkopplungen messe, so erhalte ich
» eine Hochpasskurve.
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» Beste Grüße
»
» Friedrich
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»

Was meinst Du mit verschiedenen Rückkopplungen??? Eher wohl Gegenkopplung, und wo ist was verschieden? der Xc von 1pF bei 32kHz liegt etwa bei 5MOhm. So gesehen hat die Schaltung eher Tiefpasseigenschaften.
Grüße
Hartwig

danke!

» » Der Ladungsverstärker ist grundsätzlich ein Integrator mit einem
» » Eigangskondensator. Dieser nimmt das Eingangssignal als Ladung auf. Da
» der
» » -Eingang des OPV den virtuellen Nullpunkt darstellt, versucht der OPV
» über
» » den Gegenkopplungszweig den virtuellen Nullpunkt wieder auf 0V zu bringen
» -
» » das geht nur mit einer proportionalen Ladung über der Kondensator in der
» » Gegenkopplung. Natürlich läßt sich der Ladungsverstärker mit hohen
» » Frequenzen betreiben, die Kondensatoren gehen dan als Impedanzen in die
» » Schaltung ein. Beim Ladungsverstärker wäre der Kondensator am Eingang
» dann
» » eine Impedanz parallel zum Eingang. Somit ist der Ladungsverstärker
» » selbstvertändlich ein Tiefpass. Und die Formeln entsprechen natürlich
» immer
» » der zugrundeliegenden Grundschaltung, nur eben mit Berücksichtigung der
» » Impedanzen für Wechselspannung.
»
» Hast du schön beschrieben!

» Was meinst Du mit verschiedenen Rückkopplungen??? Eher wohl Gegenkopplung,
» und wo ist was verschieden? der Xc von 1pF bei 32kHz liegt etwa bei 5MOhm.
» So gesehen hat die Schaltung eher Tiefpasseigenschaften.

Da gibts noch ein paar parasitäre Eigenschaften der Bauteile...

» Hallo,
» da stimme ich nicht so ganz mit Dir überein. Nach der Logik wären dann ja
» auch ein Verstärker und ein Integrator mehr oder weniger identisch. Das
» weiter gedacht würde zu der Aussage führen, dass alle gegengekoppelten
» OPV-Schaltungen praktisch gleich sind. Das kann man natürlich so sehen...
» Grüße
» Hartwig

Bei einem normalen invertierenden Verstärker fließt ein Strom aus der
Eingangsspannungsquelle, der von den beiden Widerständen R1 und R2
abhängig ist. Wiederstände und damit der Strom können verändert werden.
Die Verstärkung berechnet sich V=R2 / R1

Beim Transimpedanzverstärker wird nur der Strom genommen,
der von der Stromquelle kommt. Den R1 gibt es nicht.
Dieser Strom der Stromquelle fließt nicht in der OP,
sondern fließt über den R2 zum Ausgang,
Ua = I * R2
Ua = Ausgangsspannung
I = Strom der Stromquelle
R2 = Widerstand zwischen Ausgang und invertierendem Eingang.

Wenn die Stromquelle 1 nA liefert und der Widerstand 10 MOhm beträgt.
dann erhält man eine Ausgangsspannung von 10 mV
Der Kondensator (1 pf) verhindert eine Schwingneigung.
Er ist eine Frequenzabhängige Gegenkopplung.

» » Hallo,
» » da stimme ich nicht so ganz mit Dir überein. Nach der Logik wären dann
» ja
» » auch ein Verstärker und ein Integrator mehr oder weniger identisch. Das
» » weiter gedacht würde zu der Aussage führen, dass alle gegengekoppelten
» » OPV-Schaltungen praktisch gleich sind. Das kann man natürlich so
» sehen...
» » Grüße
» » Hartwig
»
» Bei einem normalen invertierenden Verstärker fließt ein Strom aus der
» Eingangsspannungsquelle, der von den beiden Widerständen R1 und R2
» abhängig ist. Wiederstände und damit der Strom können verändert werden.
» Die Verstärkung berechnet sich V=R2 / R1

wenn R1 den Eingangswiderstand darstellen soll, so errechnet sich der Eingangsstrom aus eben diesem Widerstand an Masse, R2 hat beim idealen invertierenden Verstärker nichts damit zu tun.
»
» Beim Transimpedanzverstärker wird nur der Strom genommen,
» der von der Stromquelle kommt. Den R1 gibt es nicht.

den R1 gibt es schon, das wäre in diesem Fall der Innenwiderstand der Stromquelle. Man kann es auch so formulieren: Der Transimpedanzverstärker braucht den Ri nicht, weil die Stromquelle den mitbringt.

» Dieser Strom der Stromquelle fließt nicht in der OP,
» sondern fließt über den R2 zum Ausgang,
» Ua = I * R2
» Ua = Ausgangsspannung
» I = Strom der Stromquelle
» R2 = Widerstand zwischen Ausgang und invertierendem Eingang.

das sehe ich jetzt nicht so! wir haben einen invertierenden Verstärker, und somit wird der Strom der Stromquelle im virtuellen Nullpunkt durch den Strom durch R2 kompensiert. Der Strom durch R2 hat somit das entgegengestzte Vorzeichen des Eingangsstromes. Der Eingangsstrom fließt also nur mit dem gleichen Betrag durch R2.
»
» Wenn die Stromquelle 1 nA liefert und der Widerstand 10 MOhm beträgt.
» dann erhält man eine Ausgangsspannung von 10 mV
» Der Kondensator (1 pf) verhindert eine Schwingneigung.
» Er ist eine Frequenzabhängige Gegenkopplung.

ich sehe hier keine Schaltung mit 10MOhm und 1pF im Thread, außer der die am Ende kürzlich gepostet wurde.

Grüße

Hartwig

» Was meinst Du mit verschiedenen Rückkopplungen??? Eher wohl Gegenkopplung,
» und wo ist was verschieden? der Xc von 1pF bei 32kHz liegt etwa bei 5MOhm.
» So gesehen hat die Schaltung eher Tiefpasseigenschaften.
» Grüße
» Hartwig

Hier meine ich, dass wenn ich verschiedene Widerstände in die Gegenkopplung einbaue, dass das Ausgangssignal eine Hochpasskurve abbildet: