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

verfasst von Seb , 02.01.2013, 20:29 Uhr

» » » 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!

Mhs, ja, aber das ist ja eine idealisierte Betrachtung... Aber wenn man mal real bleibt, und die Idealvorstellung nach hinten schiebt, ist das ja ein Differenzverstärker mit nachgeschalteter Endstufe. Wenn das ganze jetzt als Impedanzwandler (im nicht-invertierten Betrieb) mit Leerlaufverstärkung 100.000 geschaltet ist muss, damit am Ausgang eine Spannung von 5V nach GND herrscht ja am Eingang 50 uV anliegen. Aber wenn 5V am Ausgang anliegen würden, hätten wir ja keine 50 uV Differenz mehr. Das heißt, damit am Eingang 50 uV anliegen können, müssten am Ausgang 4,99995V anliegen. Aber wenn wiederum 4,99995 V anliegen würden, hätten wir keine Leerlaufverstärkung von 100.000 mehr:
V = Ua / Ud = 4,99995 / 0,00005 = 99.999
V = Ua / Ue = 0,99999
Zauberei?!