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Board-AnsichtDifferenzierte Betrachtung... (Elektronik)
verfasst von schaerer
, Kanton Zürich (Schweiz), 28.05.2011, 21:27 Uhr
(editiert von schaerer am 28.05.2011 um 21:29)
Hallo Dirk,
» Die Verstärkung der invertierenden Grundschaltung ist V=-R2/R1. Diese
» Berechnung setzt voraus, dass ein Strom durch den Zweig, bestehend aus R1
» und R2 fließt.
Nein, das stimmt so nicht. Die Verstärkung ist alleine durch das Widerstandsverhältnis gegeben, wenn das andere Ende von R1 - also der Eingang - auf GND oder an einer Spannung liegt, dessen Quellwiderstand vernachlässigbar klein ist.
Die Eigenschaft der Schaltung mit R1 und R2 ist gegeben, unabhängig davon ob Strom durch die beiden Widerstände fliessen.
Betrachte doch einfach die Verstärkung einer AC-Spannung. Da gibt es in jeder Halbperiode einen sogenannten Nulldurchgang. Das ist jeweils ein Zustand wo in einem (unendlich) kleinen Moment kein Strom durch diese beiden Widerstände fliessen. An der physikalischen Eigenschaft der Schaltung ändert sich nichts.
» Was passiert aber nun im Leerlauf (Ausgang offen, ideale
» Spannungsquelle am Eingang)?
Die Spannung am Eingang erzeugt an R1 einen Strom, der sich aus der Eingangsspannung dividiert durch R1 ergibt. Nennen wir diesen Strom i1.
Dran denken: Die Eingangsspannung U1 ist genau gleich gross wie U_R1, weil der invertierende Eingang des Opamp ist der virtuelle GND. Dieser virtuelle GND entsteht regeltechnisch auf Grund der extrem hohen Leerlaufverstärkung (Openloop-Gain) des Opamp im Verhältnis zur gegengekoppelten Verstärkung (Closedloop-Gain) gegeben durch das Verhältnis R2/R1. Es fliesst daher kein Strom in den invertierenden Eingang (idealer Opamp). Der selbe Strom i1 fiesst am virtuellen GND vorbei weiter zum Ausgang des Opamp in seine Endstufe hinein.
Ja sicher, Du liest richtig. Das ist zunächst, eben ohne Ausgangslast, die vornehme Aufgabe der Opamp-Endstufe.
Wenn z.B. R2 grösser ist als R1, dann ist auch die Spannung U_R2 in der selben Proportion grösser. Diese Spannung ist am Ausgang negativ, weil sie ja unterhalb von GND zu liegen kommt. Natürlich vorausgesetzt die Eingangsspannung ist positiv.
» Betrachtet man den OP weiterhin als ideal (Eingangsstrom gleich Null),
Das ist dann der Fall, wenn Du die Eingangsspannung an 0 VDC, also an GND-Potential legst
» dann fließt weder durch R1 noch durch R2 ein Strom.
Richtig. Weil die Eingangsspannung und der virtuelle GND eben gar keinen Stromfluss zulassen, weil es über R1 keine Spannung gibt.
» Beide Widerstände
» liegen also auf gleichem Potenzial. Folglich ist die Ausgangsspannung im
» Leerlauf gleich der Eingangsspannung. Ist das richtig so?
Ja und zwar auf dem GND-Pegel, bzw. 0 VDC. Die Inversionseigenschaft ist da, aber sie kommt nicht zur Geltung. Klar?
Jetzt aber noch etwas: Angenommen der Eingang ist offen, dann fliesst ebenso kein Strom. Durch R2 gibt es eine Verbindung vom Ausgang zum invertierenden Eingang. Weil auch hier am invertierenden Eingang virtueller GND vorliegt, existiert diese Nicht-Spannung auch am Ausgang. Im Prinzip haben wir es hier mit einem Spannungsfolger zu tun...
» Wenn ich den
» Ausgang hochohmig abgreife, z.B. mit einem Multimeter, würde ich dann also
» tatsächlich die Eingangsspannung der Schaltung ablesen (V=1)?!
Ja. Aber V = -1 !!!!! Daran ändert sich rein gar nix.
Ich empfehle Dir unbegingt mit einem solchen Opamp-Thema zu experimentieren. Man ist an dieser Stelle wo ich jedem Studenten oder Lehrling sage, es genügt nicht nur zu lesen! Um Elektronik zu erfahren und zu erleben muss man auch experimentieren. Das gibt einem eine gewisse Sicherheit.
Als erstes empfehle ich Dir dazu diesen Link:
"Simulieren und Experimentieren, ein Vorwort von Jochen Zilg"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/vorwort.htm
Und was den Opamp zu diesem Thema betrifft, das hier:
"Operationsverstärker III: Die virtuelle Spannung, noch einmal... und der Einschwingvorgang"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opa3.htm
Viel Spass und viel Erfolg. 
--
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
Gesamter Thread:
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