Invertierender OP - Ausgangsspannung

Prüfungen. Ausbildung, Berufschule, Techniker, Meister in Berufen der Elektrotechnik.
Bei Fragen zu Hausaufgaben sollte eine Vorleistung erbracht worden sein. Diese auch bei der Anfrage einbringen.

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Invertierender OP - Ausgangsspannung

Neuer Beitragvon JOberst am Sonntag 1. Juli 2012, 11:14

Hallo!
Ich habe mich hier angemeldet, weil ich hoffe, hier Hilfe für meine Prüfung in Elektronik 1 zu bekommen.

Gerade hänge ich an einem Aufgabentyp zu Operationsverstärkern:

An einen invertierenden OPV soll ein Lastwiderstand von 10kOhm angeschlossen werden.
Bekannt ist die Signalspannung U0, die Beschaltungswiderstände R1 und R2, der maximale Verstärkungsfaktor v und die invertierende Verstärkung v'. Außerdem ist der Ausgangswiderstand Ra bekannt.

Berechnet werden soll nun die Spannungsdifferenz am Ausgang mit und ohne Last.

Ich habe nur eine Idee, und zwar, dass sich aus dem Widerstand Ra' und dem Lastwiderstand RL ein Spannungsteiler bildet.

Ra' = Ra /(1 + (v/v')) = 0,1332 Ohm
Ua = 1 V
=> UaLast = Ua * RL/(RL+Ra') = 0,99998668 V
=> DeltaUa = 13,3 uV

Kann das jemand hier nachvollziehen und bestätigen oder mir eventuelle Denkfehler aufzeigen?

Falls es stimmt: Wie kann ich die Formel umstellen, um (das ist eine weitere Frage des Aufgabenbereichs zu OPV) denjenigen Lastwiderstand zu ermitteln, der eine maximale Änderung der Ausgangsspannung von z.B. 1uV hervorruft?
Ich bin am Verzweifeln ...
JOberst
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Re: Invertierender OP - Ausgangsspannung

Neuer Beitragvon JOberst am Sonntag 1. Juli 2012, 12:38

Weil ich keine Editierfunktion finde: Die letzte Frage, bezüglich der Formelumstellung hat sich erledigt.
Allerdings ist immer noch die Frage, ob der Ansatz hier überhaupt richtig ist...
JOberst
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Re: Invertierender OP - Ausgangsspannung

Neuer Beitragvon anders am Sonntag 1. Juli 2012, 14:44

Kann das jemand hier nachvollziehen und bestätigen
Aber doch nicht am heiligen Sonntag! :traurig:

Die Zahlenwerte scheinen plausibel zu ein, aber da wir die Eingangsgrößen nicht kennen, betrifft das wirklich nur die Größenordnung.
anders
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Re: Invertierender OP - Ausgangsspannung

Neuer Beitragvon JOberst am Sonntag 1. Juli 2012, 15:03

anders hat geschrieben:Aber doch nicht am heiligen Sonntag! :traurig:


Mein Prof ist zwar im Gegensatz zu dem Großteil seiner Studis erzkatholisch und jammert immer über die fehlenden Feiertage hier im heidnischen Norden, aber ich glaube nicht, dass er das als Ausrede für die Klausur gelten lässt. :me:

Ich kann die Werte noch liefern, aber wichtig ist mir erstmal, ob die Grundidee, dass sich ein Spannungsteiler aus dem Ra' und dem Lastwiderstand bildet, richtig ist, und ich hierrüber dann auf die Spannungsdifferenz kommen. Ich glaube, es stimmt, aber eine abschließende Bestätigung würde mich ruhiger schlafen und das Sonntagabendbier genießen lassen. :sm12:
JOberst
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Re: Invertierender OP - Ausgangsspannung

Neuer Beitragvon anders am Sonntag 1. Juli 2012, 15:59

Na, dann mal doch ein (Ersatz-)Schaltbild auf und schreibe mit ein paar Kommentaren die Herleitung hin.
Keine vorfabrizierten Formeln verwenden, das ohmsche Gesetz reicht!

Dann bist du einerseits sicher, daß du die Geschichte verstanden hast und die Rechnung stimmt, und wir brauchen das nur abzuhaken, oder die faule Stelle zu markieren.
Außerdem kommt dann nicht der Verdacht auf, daß eigentlich wir die Herleitung machen sollen, damit du sie nur noch abzuschreiben brauchst. :roll:
anders
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Re: Invertierender OP - Ausgangsspannung

Neuer Beitragvon JOberst am Sonntag 1. Juli 2012, 16:54

Ok, ich versuche es mal ausführlich:

Die Eingangsspannung ist gegeben, ebenso der Innenwiderstand der Quelle, die maximale Verstärkung, die Leerlaufausgangsspannung, und der Innenwiderstand des Verstärkers (Ra) und R2.

(R1+Ri) = R2/v' = R2/(Ua/Ue) => R1 = (R2*Ue/Ua) - Ri

Jetzt soll die Ausgangsspannung bei Belastung max um 2*10^-6 Volt einbrechen - die entsprechende Last ist gesucht.

Der Ausgangswiderstand der Schaltung ist Ra' = Ra / ( 1 + |v/v'| ) - das ist nach Formelsammlung "vom Himmel gefallen".

Jetzt habe ich die Leerlaufspannung, die um max DeltaUa einbrechen darf.

Wenn sich die Spannung - wie vermutet - auf Ra' und RLast aufteilt, ergibt sich ein Ua' = Ua * ( RLast/ ( RLast + Ra' ) ).

Das DeltaUa bekomme ich dann einfach aus der Differenz Ua - Ua'.

Zum Widerstand RLast umgestellt lautet die Formel RLast = - (((Ua-DeltaUa)/Ua)*Ra')/(((Ua-DeltaUa)/Ua)-1)

Etwas unübersichtlich, aber ich hoffe soweit verständlich?

invert_OPV.jpg
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JOberst
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