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OPV Übertraungsfunktion Instrumentenverstärker (Elektronik)

verfasst von Hartwig(R), 25.07.2018, 11:37 Uhr

Hallo,
» Auch die Info das Ud =0 ist
» hilft mir nicht richtig weiter, das wusste ich aber ich verstehe nicht was
» es bedeutet.
 na, dann versuche ich es nochmal:

Für die Bedingung "Ud=0" sorgt der OPV sozusagen selbst. Gehen wir von einem idealen OPV aus, so liegt dessen Leerlaufverstärkung (also ohne Beschaltung) bei unendlich (beim realen OPV 10exp5 und darüber). Das ist sehr hoch und in der Praxis nicht sinnvol einzusetzen. Mit offenen Eingängen werden bereits geringste Srörspannungen den OPV in die Sättigung bringen, auch bei kurzgeschlossenen Eingang wird dies der Fall sein.
Führt man jetzt das Ausgangssignal des OPV auf dessen -Eingang zurück und legt an den +Eingang ein positives Signal, so wird der Ausgang natürlich auch positiv (zunächst also verstärkt * unendlich oder 10exp5). Da jetzt aber der Ausgang mit dem -Eingang verbunden ist, wird selbst ein geringster Anstieg der Ausgangsspannung von wenigen µV sofort vom -Eingang wahrgenommen. Da damit eine Positive Spannung am -Eingang liegt, wird dadurch das Ausgangssignal Richtung "negativ" gezogen. Gehen wir von einem konstant positiven Signalpegel am +Eingang aus, so beobachten wir, dass jeder Spannungsunterschied zwischen +Eingang und -Eingang sofort verstärkt auf den -Eingang zurückgeführt wird und somit der Spannungsdifferenz Ud entgegenwirkt. Wir haben es hier sozusagen mit einem Regelkreis zu tun, der dann stabil bzw. eingeschwungen ist, wenn Ud=0 ist. Das ist logischerweise immer dann der Fall, wenn die Spannung am +Eingang gleich der Spannung am -Eingang ist. Unser OPV arbeitet jetzt also als Verstärker *1 (real tatsächlich *1 - 1/10exp5, aber das vernachlässigen wir mal). Wir haben also den nich-tinvertierenden Verstärker mit v=1, auch Spannungsfolger genannt. Der Eingang ist je nach OPV sehr hochohmig, der Ausgang hingegen niederohmig - also ist es auch ein Impedanzwandler (was wohl der haupt-Einsatzzweck dieser Schaltung ist).
Willst Du jetzt die Ströme in dieser Schaltung betrachten, ist es ganz einfach: der +Eingang ist - wie eingangs erwähnt - sehr hochohmig. Einen idealen OPV vorausgesetzt, fließt kein Strom in den Eingang, der Eingangswiderstand liegt bei unendlich. Das gleiche gilt für den -Eingang. Somit fließt auch in der Gegenkopplungsschleife kein Strom. Nur der Ausgang des OPV würde einen von der Belastung abhängigen Strom liefern.
Vielleicht hilft dieser Versuch einer Erklärung. In einer linear arbeitenden eingeschwungenen Schaltung kannst du daher bei der Betrachtung der Ströme Vd=0 setzen und gleichfalls davon ausgehen, daß keine Ströme in die Eingänge des OPV fließen.
In der einfachsten Form des invertierenden Verstärkers findest Du einen Widerstand zwischen der Eingangsspannung und dem -Eingang und einen Widerstand zwischen dem Ausgang des OPV und dem -Eingang. Der +Eingang liegt im einfachsten Fall (idealer OPV) direkt auf Masse. Aufgrund der Bedingung Ud=0 wird der Knotenpunkt am -Eingang auch häufig als virtueller Nullpunkt oder virtueller Massepunkt bezeichnet.
Grüße
Hartwig

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