Hey Leute, bin mich auf die in kürze kommenden Klausuren am vorbereiten und bin ein bisschen am rechnen. Nun hab ich hier eine Aufgabe an der ich nicht weiter komme. Ich möchte das Bode Diagramm (Phasen und Amplitudengang) für die angehängte Schaltung zeichnen. Dazu brauche ich ja die Übertragungsfunktion Ua/Ue. Nun komme ich nicht weiter. Für mich steckt das Problem darin, dass der Kondensator hinter R2 zu Masse geht und ich daher nicht weiss wie ich diesen behandeln soll. Es ist auf jedenfall ein Spannungsteiler an dem die Kondensatorspannung für die Ausgangsspannung verantworlich ist Ua = Uc * v". v ist für einen invertierenden Verstärker ja v = - (R1/R2). Uc ist ja wegen dem Spannungsteiler mit Kondensator Uc = Ue*Xc /(R2+Xc). Wenn ich diese Formeln nun in Ua einsetze kommt Ua = Ue * Xc / (R2+Xc) * -(R1/Rs) raus. Nun ist ja diese Übertragungsfunktion von der Kreisfrequenz die in dem Xc steht abhängig. Also stelle ich die Formel nach wc um. 1/(j* wc * C) = (Ua*R2^2) / (-Ue R1 -Ua * R2) wc = jC * (-Ue R1 -Ua * R2) / (Ua*R2^2) Ist das so überhaupt richtig? Oder liege ich im Ansatz total falsch?
Angehängte Dateien:
-
schaltung.png
1,5 KB
Angehängte Dateien:
-
inst_opamp.PNG
23 KB
>Nun hab ich hier eine Aufgabe an der ich nicht weiter komme. Ich möchte >das Bode
Diagramm (Phasen und Amplitudengang) für die angehängte >Schaltung zeichnen.
Witzig, daß ihr eine Schaltung ausrechnen sollt, die im realen Leben so
nie aufgebaut würde, weil sie instabil ist.
Es geht eigentlich nur um das Bode Diagramm und um das Rechnen. Ob das nun in der Praxis so funktioniert ist dem Autor wohl egal gewesen ^^. Mit welchem Tool ist denn das Simuliert? Kann man damit auch den Phasen und Amplitudengang darstellen? Wäre als Vergleicht ganz hilfreich.
>Es geht eigentlich nur um das Bode Diagramm und um das Rechnen. Ob das >nun in der Praxis so funktioniert ist dem Autor wohl egal gewesen ^^. Ja, aber ihr müßt auch lernen, wie eine vernünftige Schaltung aussieht und was ein dickes No-No ist. Naja, vielleicht ist ja Sinn dieser Übung diese Schaltung als gefährlich zu entlarven...
Angehängte Dateien:
-
Unbenannt.PNG
19 KB
Habe mal nun mal die Übertragungsfunktion Ua/Ue gebildet, die wie folgt lautet: v= Ua/Ue = Xc/(Xc+R2) * - (R1/R2) Im Anhang ist das Diagramm, welches ich noch geexcelt habe. Eigentlich sieht es sehr realistisch aus. (Hoffe ich) den die Grundverstärkung ohne Kondensator müsste ja v=-(R1/R2)=-10 sein. Dies kann man in dem Diagramm ja sogar sehen und mit ansteigender Frequenz müsste ja v runtergehen. Stimmt mir da jemand zu oder alles in den Müll und neu rechnen? Falls es richtig ist. Wie komme ich auf den Phasengang?
Ina schrieb: >>Es geht eigentlich nur um das Bode Diagramm und um das Rechnen. Ob das >>nun in der Praxis so funktioniert ist dem Autor wohl egal gewesen ^^. > > Ja, aber ihr müßt auch lernen, wie eine vernünftige Schaltung aussieht > und was ein dickes No-No ist. Naja, vielleicht ist ja Sinn dieser Übung > diese Schaltung als gefährlich zu entlarven... Was macht die Schaltung denn genau so gefährlich? Ausser das sie wild schwingt? Wie kommt das Schwingen zu stande? Hängt das mit dem Auf-und Entladeprozess des Kondensators zusammen?
>Was macht die Schaltung denn genau so gefährlich? Ausser das sie wild >schwingt? Wie kommt das Schwingen zu stande? Hängt das mit dem Auf-und >Entladeprozess des Kondensators zusammen? Die Gegenkopplung mit dem Cap verursacht eine gefährliche Phasenverschiebung vom Ausgang des OPamp zum "-" Eingang ("phase lag"), die die "phase margin", also die Phasenreserve praktisch aufbraucht und zu erheblicher Schwingneigung führt. Wie du der Simulation entnehmen kannst, ist die Schaltung unmittelbar vor dem Schwingungseinsatz. -> Niemals so große Caps direkt vom "-" Eingang nach Masse schalten!
Angehängte Dateien:
-
inst_opamp1.PNG
19 KB
Ich habe dir mal eine Phasenganganalyse für einen TL071 gemacht. Alles was da <-60° ist, ist verboten und führt zur Instabilität.
Aber wie würde man aus der Übertragungsfunktion auf die Funktion für die Phasengang kommen?
Im Bodediagramm muß man sich zur Klärung mal die Phasenreserve bei Verstärkung 1 ansehen. Die Sprungantwort zeigt Überschwinger, sobald die Phasenreserve kleiner als 90° ist. Wenn dann die Verstärkung mit der Gegenkopplung >1 ist, fängt das ganze an, schwingwillig zu werden.
Da für den Opamp kein Typ angegeben ist, ist er wohl als ideal anzunehmen. Ein idealer Opamp stellt sich bei Vorhandensein eines Gegenkopplungszweigs so ein, dass die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Eingängen 0 ist. Damit ist auch die Spannung am Kondensator 0, weswegen er weggelassen werden kann. Übrig bleibt ein invertierender Verstärker mit Verstärkung -10. Die Phase ist bezogen auf das Eingangssignal für jede Frequenz 180°. Es gibt manchmal Aufgaben, da muss man gar nicht viel rechnen ;-) Das mit der Praxisorientierung solcher Aufgaben wurde ja schon diskutiert.
Yalu X. schrieb: > Da für den Opamp kein Typ angegeben ist, ist er wohl als ideal > anzunehmen. Ein idealer Opamp stellt sich bei Vorhandensein eines > Gegenkopplungszweigs so ein, dass die Spannungsdifferenz zwischen den > beiden Eingängen 0 ist. Damit ist auch die Spannung am Kondensator 0, > weswegen er weggelassen werden kann. Übrig bleibt ein invertierender ... Genau daran hab ich auch schon gedacht! Aber ich kann mir nicht vorstellen, dass die Aufgabe so einfach sein soll? Besoders weil noch angegeben ist, dass man 1. die Kreisfrequenz 2. Amplitudengang 3. Phasengang berechnen soll.
Und du bist sicher, dass der Schaltplan so stimmt und die Aufgabe keine weiteren Angaben zum Opamp (z.B. Differenzverstärkung, Transitfrequenz) enthält?
Mehr ist nicht gegeben. Und der Plan ist auch genau so.
Rechner schrieb: > Mehr ist nicht gegeben. Und der Plan ist auch genau so. Dann ist das Ganze entweder eine Fangfrage, oder der Aufgabensteller hat sich nichts dabei gedacht. War das eine Prüfungsaufgabe?
Ist eine Aufgabe einer Probeklausur. Eine Musterlösung gibts nur leider noch nicht dazu.
Angehängte Dateien:
-
UniversalOP.jpg
360 KB -
UniversalOP_1u-a.jpg
390 KB
Hallo Rechner, ich habe die Schaltung mal mit LTSpice getestet und einen Universal-OP eingesetzt. Die Werte für V=10 siehst Du in UniversalOP.jpg. Im nächsten Bild siehst Du das Ergebnis. Das Problem liegt bei ca. 12 KHz. Gruss Klaus.
Ich sehe es auch so wie yalu. Der OP ist sicher als idealer OP gedacht, damit kann der Kondensator vernachlässigt werden und ist nur zur Sinnesvernebelung dort eingebaut. Wenn es nicht so wärem dann würde mich die Musterlösung wirklich einmal interessieren.
Die Lösung ist ganz einfach, wenn man einen idealen Opamp annimmt. Offene Verstärkung unendlich Phasenverlauf der offenen Verstärkung 0° Bandbreite unendlich Ua/Ue = -R2/R1 Wie schon erwähnt macht die Aufgabe so nicht viel Sinn. Stand da nichts von endlicher Bandbreite des Verstärkers?
2.0 gibt es nicht. Fängt mit 2 an. Anstatt a) und b) wird einfach .1, .2 verwendet.
Steht ja dran "idealer OP", daher ist C im besten Fall zur Verwirrung gut, im schlechtesten hat der Dozent keine Ahnung :-)
Gut dann lag ich wohl mit meiner ersten Vermutung richtig. Konnte mir nur nicht vorstellen, dass die Aufgabe so einfach sein soll :D Werde ja das gesamte Ergebnis sehen, sobald ich die Musterlösung besitze. Danke Leute :)
Moment mal. Das ist nicht die Schaltung von oben
Wenn das eine Fangfrage hätte sein sollen, wäre wahrscheinlich nur nach dem Bodediagramm gefragt worden, da sich die Frage nach der Grenzfre- quenz nicht sinnvoll beantworten lässt (höchstens mit "unendlich") und die Berechnung von Amplituden- und Phasengang ja keine Herausforderung mehr darstellt, wenn man das Bodediagramm erst einmal richtigt gezeich- net hat. Da wollte wahrscheinlich jemand aus einem invertierenden Verstärker einen Tiefpass 1. Ordnung zaubern, hat aber den Kondensator an die falsche Stelle gemalt (parallel zu Rf wäre richtig). Wahrscheinlich ist das so ein Fall, wo man aus der offiziellen Lösung die Aufgabe rekonstruieren muss ;-)
Sobald ich die Musterlösung habe, werde ich mal hier reinschreiben ob da nur ein Fehler in der Zeichnung ist.
Die Aufgabe wurde mit Absicht so gestellt, es sollte darin erkannt werden, dass bei einem idealen OP der Kondensator vernachlässigbar ist.
>Die Aufgabe wurde mit Absicht so gestellt, es sollte darin erkannt >werden, dass bei einem idealen OP der Kondensator vernachlässigbar ist. Und dem erfahrenen Elektroniker dreht sich beim Anblick des Caps der Magen um! Also, ich finde es total schwachsinnig, solche Aufgaben zu stellen. Da ist der Begriff des "idealen" OPamp ad absurdum geführt worden. Warum? Wenn ich gewöhnlich unterscheide zwischen realem und idealem Verhalten eines OPamps, dann behält in beiden Fällen die konkrete Beschaltung immer ihre Funktionalität. Ich unterscheide dann nur zwischen mehr oder weniger marginalen Unterschieden, gewissermaßen Schmutzeffekten, oder gewissen Abweichungen vom Ideal. Beispielsweise, wenn die Offsetspannnung gleich Null angenommen wird. Hier wird die Funktionalität der Schaltung aber auf den Kopf gestellt, weil eine reale Schaltung mit einem solchen Cap, nicht etwa nur geringfügig weniger gut arbeitet, sondern überhaupt nicht mehr! Für den Lernenden ist diese Lehrmethode verhängsnisvoll: Hat er nur ein paar Mal diese schwachsinnige Schaltung zu Gesicht bekommen, wird er die Sensibiliät für ein solches völliges No-No verlieren. Er hat sich so an den Anblick gewöhnt, daß ihm im Gegensatz zum erfahrenen Elektroniker kein Blitz mehr durch den Rücken schießt, wenn er solchen Bull-Shit sieht. Tja, Lehrer, setzen, 6.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.