Elektronische Schaltungen

[Danger Mouse]

Hat hier jemand Erfahrung mit Elektronik (OP's etc ...)

[Mit müden Augen]

Ein bisschen, um was geht es?

[Unkreativer]

Joa, schon ein bisschen. Es ist nicht mein Fachgebiet, aber ich denke, dass es hier auch genug andere gibt, die helfen können.

[Danger Mouse]

Warum ist IC1 ein invertierender Verstärker? Für mich sieht er aus wie ein nicht invertierender Verstärker bei dem das Eingangssignal 5V beträgt.

[Unkreativer]

Also das ist schonmal eine mir noch nicht untergekommene Beschaltung. Das komische daran ist, dass man an den Eingang keine Spannung anlegt, wie beim normalen invertierenden Verstärker, sondern den Widerstand ändert.

Für Operationsverstärker muss man wissen, dass sie bei so einer Rückkopplung die Eingänge auf gleichem Potential halten wollen (Spannung zwischen + und - ist 0).
An + liegen 5V an, hier also auch an -
Der Ausgang wird so ausgesteuert, dass über den Spannungsteiler aus (R1+R2) und R3 die Spannung an - auf 5V gehalten wird. Wird R1 kleiner, wird der 'untere' Widerstand des Spannungsteilers kleiner, damit wird die Spannung an - kleiner und der Ausgang wird größer, um die Spannung an - wieder auf 5V zu bringen.
Also Potentiometer R1 kleiner führt zu Ausgangsspannung größer. Das ist invertierendes Verhalten.
Klar soweit? War das deine Frage?

[Danger Mouse]

Wenn man den invertierenden Verstärker herleitet sagt man ja Differenzspannung 0 und keine Eingangsströme. Über die Knotenregel erhält man dann Ua=Ue * -R3/Rx. Warum habe ich hier kein Minus in der Übertragungsfunktion?

[uhu72]

Weil du hier einen Offset hast, den du berücksichtigen musst. Das 0-Potential, der Bezugspunkt für den invertierenden Verstärker ist das Potential am PlusEingang. In deinem Fall also +5V. Das muss in diesem Fall so gemacht werden, weil offensichtlich nur eine Single-Supply, 15V, zur Verfügung steht.

Die ganzen Beispielschaltungen/Prinzipschaltungen von OPs gehen von Dual-Supply, also z.B. +/- 15V oder gar +/-18V aus.

[Unkreativer]

Über die Knotenregel erhält man dann Ua=Ue * -R3/Rx.

Wie kommst du darauf? Mit Ue würde ich gar nicht rechnen, weil du hier ja kein direktes (unabhängiges) Ue hast. Genaugenommen würde ich sagen, du hast ein festes Ue und veränderst die Verstärkung. Das aber nur als theoretische Überlegung.
(Ist es nicht eher die Maschenregel? Mit den Begriffen kenne ich mich nicht so aus.)

[orthonormal]

OK, mal sehen... Aus der Spannungsteilerregel folgt, wenn beide Eingänge auf dem gleichen Potential sind: Ua*Rx/(Rx+R3)=Ue, also umgedreht Ua=Ue*(Rx+R3)/Rx, wobei Ue=5V die Spannung am +-Eingang ist. In diesem Sinne ist der Verstärker nicht-invertierend.

Betrachtet man hingegen das Erdpotential als Eingangsgröße, so ist der Verstärker tatsächlich invertierend.

[NeC]

Warum ist IC1 ein invertierender Verstärker?

Wer sagt denn das?

Für mich sieht er aus wie ein nicht invertierender Verstärker bei dem das Eingangssignal 5V beträgt.

Das ist ja auch eine vollkommen legitime Sichtweise. Glückwunsch.

Für einen Praktiker ist das um IC1 einfach eine niederohmige Spannungsquelle von etwa 10V, die man mit R1 ganz leicht variieren kann. In Deiner Sichtweise variierst Du den Verstärkungsfaktor von etwa 2 bei einer Eingangsspannung von 5V

[orthonormal]

Vielleicht noch ein Argument für den „invertierenden Verstärker“: Invertierende Verstärker sind normalerweise solche, bei denen der +-Eingang auf einem festen Potential liegt. Das ist hier der Fall.

[Mit müden Augen]

Erdpotential

Ich vermute das ist schlichtweg Masse/GND mit dem falschen Symbol.

Warum ist IC1 ein invertierender Verstärker?

Wer sagt denn das?

Der Text in dem Buch (oder Datenblatt? NE555?) wo das Schaltbild her ist?

Hm, mal sehen was bei mir hängen geblieben ist...

edit: Zur eigentlichen Frage, ich würde sagen das ist abhängig davon was man als Eingang definiert... Die +5V sind konstant, ich würde sagen der richtige "Eingang" ist R1, aber das ist halt keine Spannung. Ich komme auf Ua=5*R3/(R1+R2)+5 wobei Ua der Ausgang von IC1 ist. Wenn R1 steigt sinkt Ua und umgekehrt, das ist für mich irgendwie invertierend...

[NeC]

Warum ist IC1 ein invertierender Verstärker?

Wer sagt denn das?

Der Text in dem Buch (oder Datenblatt? NE555?) wo das Schaltbild her ist?

Schön möglich. Ist ja auch nicht verkehrt. Wenn man es so sehen möchte, dann passt die Erklärung von uhu2163. Das Bezugspotential ist +5V, es liegen 0V an, also Eingangsspannung aus Sicht des Verstärkers -5V, das wird mit Verstärkung -1 zu +5V Ausgangsspannung, die real dann (wegen dem Bezugspotential von +5V) eben +10V ergeben.

Aber eigentlich finde ich das, was Danger Mouse anfangs gemacht hat, viel besser: Die Schaltung aus dem eigenen Blickwinkel heraus analysieren.

[Danger Mouse]

Schön möglich. Ist ja auch nicht verkehrt. Wenn man es so sehen möchte, dann passt die Erklärung von uhu2163. Das Bezugspotential ist +5V, es liegen 0V an, also Eingangsspannung aus Sicht des Verstärkers -5V, das wird mit Verstärkung -1 zu +5V Ausgangsspannung, die real dann (wegen dem Bezugspotential von +5V) eben +10V ergeben. [/quote]

Mit der Erklärung kann ich leben. Danke

So richtig habe ich den dreh noch nicht raus wie man Schaltungen analysiert. Manchmal sind da ganz andere Sichtweisen die mit den ursprünglichen Erklärungsansätzen für "einfachen" Schaltungen nicht zusammen passen.

[Unkreativer]

So richtig habe ich den dreh noch nicht raus wie man Schaltungen analysiert. Manchmal sind da ganz andere Sichtweisen die mit den ursprünglichen Erklärungsansätzen für "einfachen" Schaltungen nicht zusammen passen.

Das kann man teilweise gar nicht. Hier geht es noch, weil die Standardschaltungen schön getrennt sind, aber wenn die mehr ineinander verflochten sind, geht es von Hand (fast) nicht mehr.
Man kann Standardschaltungen isolieren und mit den bekannten Formeln berechnen oder man kann alles nach bekannten Regeln über Spannungen und Ströme machen.
Aber für solche Fälle gibt es auch SPICE.

Ich würde übrigens auch sagen, dass es ein invertierender Verstärker ist, weil ich die veränderliche Größe als Eingangsgröße sehe.

[Mit müden Augen]

Das kann man teilweise gar nicht. Hier geht es noch, weil die Standardschaltungen schön getrennt sind, aber wenn die mehr ineinander verflochten sind, geht es von Hand (fast) nicht mehr.

oder wenn Spulen/Kondensatoren und Wechselspannung dazukommen, dann werden die Formeln schnell ekelig.

Aber für solche Fälle gibt es auch SPICE.

Z.B. LTspice, wobei das die Schaltung zwar simuliert aber nicht erklärt und die Bedienung ist gewöhnungsbedürftig.

Nebenbei bemerkt, könnte ein Experte mal ein paar Worte über das Konstrukt IC2+Q1 verlieren? Wenn ich die Zeichnung mit Uc unten richtig deute muss das irgendwie eine Konstantstromquelle sein (Kondensator + Konstantstrom = Rampe), wie funktioniert das? Eigentlich sollte ich das ja selbst verstehen können.

[Danger Mouse]

Ja, das ist eine konstant Stromquelle. Wenn IC3 freigeschaltet wird, wird der Kondensator bis auf 2/3Ub aufgeladen und darüber eine Impulsdauer bestimmt.

[Danger Mouse]

Aber für solche Fälle gibt es auch SPICE.

SPICE ist nur zum überprüfen da ob die eigenen Überlegungen richtig sind, nicht zum Verständnis.

[Unkreativer]

oder wenn Spulen/Kondensatoren und Wechselspannung dazukommen, dann werden die Formeln schnell ekelig.

Das haben wir im Studium mal bis zum Umfallen geübt. Mein Rekord lag bei sieben hierarchisch verschachtelten Bruchstrichen, die ich auf einen Bruchstrich zusammen-'gekürzt' habe… (und dann kam es in der Klausur nicht dran. ) Schön ist sowas nicht.

Z.B. LTspice, wobei das die Schaltung zwar simuliert aber nicht erklärt und die Bedienung ist gewöhnungsbedürftig.

Man kann damit aber Spannungen und Ströme verfolgen und zumindest sehen, was die Teilschaltungen machen.

Nebenbei bemerkt, könnte ein Experte mal ein paar Worte über das Konstrukt IC2+Q1 verlieren? Wenn ich die Zeichnung mit Uc unten richtig deute muss das irgendwie eine Konstantstromquelle sein (Kondensator + Konstantstrom = Rampe), wie funktioniert das?

Experte bin ich nicht, aber ich probiere es trotzdem mal.
Q1 ist ein PNP-Transistor, das heißt, er leitet stärker, je größer die Spannung zwischen 'oben' (Emitter) und 'links' (Basis) ist. (Ich hoffe, da vertue ich mich nicht. Mit PNP habe ich wenig Erfahrung.)
Wenn die Spannung an - steigt, sinkt die Spannung am Ausgang. Damit wird die Basis-Emitter-Spannung größer und der Transistor leitet stärker, um die Spannung wieder 'runterzubringen'.
So hat man eine definierte Spannung zwischen R und Q1 und eine variable Spannung am Ausgang von IC1, so dass mit dem Widerstand R ein regelbarer Strom ergibt.
Die Schaltung ist nötig, weil sich C auflädt und sich dessen Spannung ändert. Wenn R1 direkt an C hinge, würde mit der Zeit immer weniger Strom fließen.

[Mit müden Augen]

Ja, das ist eine konstant Stromquelle. Wenn IC3 freigeschaltet wird, wird der Kondensator bis auf 2/3Ub aufgeladen und darüber eine Impulsdauer bestimmt.

Ja das ist mir soweit schon klar, den NE555 und dessen Funktionsweise kenne ich. Ich frage mich wie genau diese Konstantstromquelle arbeitet.

Aber für solche Fälle gibt es auch SPICE.

SPICE ist nur zum überprüfen da ob die eigenen Überlegungen richtig sind, nicht zum Verständnis.

Naja, es kann schon helfen wenn man mit einem virtuellen Oszilloskop in der Schaltung "rumstochern" kann, aber eine Formel kommt da halt nicht raus.

oder wenn Spulen/Kondensatoren und Wechselspannung dazukommen, dann werden die Formeln schnell ekelig.

Das haben wir im Studium mal bis zum Umfallen geübt. Mein Rekord lag bei sieben hierarchisch verschachtelten Bruchstrichen, die ich auf einen Bruchstrich zusammen-'gekürzt' habe… (und dann kam es in der Klausur nicht dran. ) Schön ist sowas nicht.

Wow

Wenn die Spannung an - steigt, sinkt die Spannung am Ausgang.

Wenn die Spannung wo ansteigt? Mit Ausgang meinst du den Ausgang vom OP oder? Kann ich diesen als Verstärker sehen (Spannungsdifferenz der Eingänge=0) weil im Ersatzschaltbild vom Transistor ein Widerstand zwischen B und C liegt und der OP somit eine resistive Verbindung zwischen dem negativen Eingang und dem Ausgang hat? Dieser Teil macht mir Probleme.

Die Schaltung ist nötig, weil sich C auflädt und sich dessen Spannung ändert. Wenn R1 direkt an C hinge, würde mit der Zeit immer weniger Strom fließen.

und man bekäme keine schöne lineare Steigung sondern eine e-Funktion, soweit klar.