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Der Operationsverstärker und die virtuelle GND... :( (Elektronik)

verfasst von Hartwig, 02.01.2013, 14:52 Uhr
(editiert von Hartwig am 02.01.2013 um 14:59)

» » müsste am Ausgang, schließlich ziehe ich die Volle Ausgangsleistung ab
» und
» » für 5V am Ausgang bräuchte ich 50uV... sprich bei einer verstärkung von
» » 10^5 einen Spannungsteiler von 99k/100k, damit bei 5V am Ausgang 50uV
» an
» » den Eingängen herrscht. Wo liegt mein Denkfehler?
» Edit, sorry, nicht 99k/100k sondern ein Teiler von 1/100.000

Hallo,

von einem virtuellem Nullpunkt (oder virtuellem gnd) sprich man, weil im Verstärkerbetrieb dort statisch gesehen 0V liegen - also Massepotenzial. Das ist idealisiert, ohne Offsetspannungen/Ströme, Bias und dergl.

0V bedeutet, das die Spannung dort (also an beiden Eingängen)identisch mit der Schaltungsmasse ist.

Legst Du jetzt eine Spannung an den Eingang des beschalteten OPV, kannst Du den Strom durch den Eingangswiderstand einfach ausrechnen, da der ja quasi nach Masse fliesst. Gehen wir von einem Eingangswiderstand von 10k aus, dann hätten wir hier 100µA bei 1V Eingangsspannung. Der Strom fließt quasi in den virtuellen Nullpunkt hinein.

Liegt der Widerstand nun am invertierendem Eingang, so hat der Strom eine sofortige Reaktion des Verstärkers zur Folge. Aufgrund der Invertierung wird das Ausgangssignal negativ.

Nehmen wir jetzt an, der Ausgang sei über 100k auf den invertierenden Eingang zurückgekoppelt. Dadurch fließt ein Strom durch diesen 100k-Widerstand. Aufgrund der negativen Ausgangsspannung fließt dieser Strom entgegengesetzt zu dem Strom, der durch den Eingangswiderstand fliesst, er kompensiert ihn also dementsprechend. Um wieder einen Ausgleich am virtuellem Nullpunkt zu erreichen, müssen vom Ausgang also -100µA fliessen, bei 100k Rückkopplungswiderstand (besser Gegenkopplungswiderstand) muss der Ausgang auf -10V gehen, dann haben wir in der Schaltung wieder stabile Verhältnisse.

Die Strombetrachtung am virtuellem Nullpunkt mit der Annahme, dass ein gegengekoppelter Verstärker alles tun wird, um die Differenz zwischen beiden Eingängen zu "Null" zu machen, helfen oft bei der Schaltungsanalyse.

Grüsse
Hartwig

Edit:
man kann das auch anders sagen: damit der virtuelle Nullpunkt uns als solcher erhalten bleibt, muss die Summe der Ströme dort Null sein. Dabei geht man einfacherweise zunächst davon aus, dass in den Verstärkereingang selbst kein Strom fliesst. Also die Ströme ansehen, nicht die Spannungen!