Ich versuche schon länger diese wirklich einfache Schaltung hier zu verstehen. Ein Verständnisproblem gibt es da noch: (Siehe Bild: http://i.stack.imgur.com/M47w4.png) Die Kondensatoren können als Pufferkondensatoren wirken, also für eine längere Zeit den Strom zur verfügung stellen Die Kondensatoren können als Entstörkondensatoren wirken, also Ladung schnell zur Verfügung stellen wenn impulsartig Ströme gezogen werden UND die Kondensatoren müssen irgendwie Ground stabilisieren (also versuchen konstant zu halten) nach Ic/C gleich dUc/dt funktioniert es dann am besten, wenn die Kondensatoren einen sehr hohen Wert haben, da sich die Spannung an Ground dann kaum verändert. Angenommen die Schaltung wird unsymmetrisch belastet, sodass oben keine 4.5 V am Widerstand abfallen sondern, 4 Volt. Dann würde einer der Kondensatoren seinen Strom zur Verfügung stellen damit das Potential der künstlichen Masse nicht herumschwabbt. Was passiert aber, wenn bei unsymmetrischer Belastung die Spannung steigt? Dann würde sich der Kondensator doch weiteraufladen und die Stabilisierung wäre doch futsch? Irgendwo habe ich da einen Denkfehler. Vielen Dank im Voraus!
Student89 schrieb: > Dann würde sich der > Kondensator doch weiteraufladen und die Stabilisierung wäre doch futsch? > Irgendwo habe ich da einen Denkfehler. Die Vorgänge an sich gibst Du richtig wieder. Das läuft tatsächlich so ab. Kondensatoren sind im engeren Sinne nicht "stabilisierend". Dazu wären aktive Bauelemente nötig. Unter "Stabilisieren" versteh man in diesem engen Sinn, dass da eine Teilschaltung den Ist-Wert mit dem Soll-Wert Vergleich und die Energiequelle entsprechend nachstellt. Üblicher ist der Begriff "Regelung" oder als Nomen "Regler". Aber "Stabilisator" ist durchaus auch verständlich. Wie gesagt: In diesem engeren Sinne. Es gibt noch weitere Fälle in denen das eine festgeschrieben Bedeutung hat, die nicht mit Regelung zu tun hat. Aber das lassen wir mal hier, weil es mit deinem Beispiel nichts zu tun hat. Im weiteren Sinne kann man das Wort "stabilisieren" durchaus benutzen, wenn man meint das ein (grosser) Kondensator die Spannung länger hoch halten würde, als wenn gar keiner da wäre. Aber in der Praxis benutzt (soweit ich weiß) keiner das Wort so. Jedenfalls nicht in einem mehr formalen Gespräch (was hier der Fall sei). Man kann das mal so "lax" sagen, und jeder weiß was gemeint ist. Korrekt ist es nicht. Insgesamt heisst das: Du beschreibst den Vorgang völlig richtig, aber die Auffassung, dass eine "Stabilisierung" vorliegt ist falsch.
Vielen Dank für deine Antwort, dann lass ich den Begriff stabilisieren mal weg und frag mal anders: Also würden die Kondensatoren die künstliche Masse nicht auf ihrem Potential halten?
Es wäre allerdings ratsam, sich mal den Unterschied zwischen der Schaltung mit und ohne Kondensatoren vorzustellen. Um es vorwegzunehmen: Die Spannung würde sich mit einer gewissen Verzögerung (ggü. dem Fall ganz ohne Kondensatoren) verändern. Also schon, in gewisser Weise eine "Stabilisierung". Ich möchte noch hinzufügen, dass die Verwendung des Wortes "Stabilisierung" nicht eigentlich falsch ist. Aber man darf eben von dieser Kondensatorschaltung auch nicht zu viel erwarten. Eben nicht, dass die Spannung sich dann gar nicht verändert - wie es bei einer "richtigen" Stabilisierung der Fall wäre. Ich hoffe das hat Dir geholfen.
Hallo Klaus, in der Tat hat es mir geholfen, doch ich kann mir den schaltungstechnischen Vorgang nicht erklären, wie diese "Stabilisierung" der künstlichen Masse zustande kommt. Wenn durch unsymmetrische Last die Spannung an einem der Widerstände R zu klein wird, dann wird der Kondensator seinen Strom zur Verfügung stellen. Was wird dann aber mit dem anderen Widerstand R passieren, an dem der Spannungsabfall ja größer wird? Wird der andere Kondensator dann etwa aufgeladen? Ich versteh nicht wie der Mittelpunkt konstant gehalten wird mit der Schaltung ... wäre froh, wenn du es mir erklären könntest. Vielen Dank im Voraus
Student89 schrieb: > Vielen Dank für deine Antwort, dann lass ich den Begriff stabilisieren > mal weg und frag mal anders: > > Also würden die Kondensatoren die künstliche Masse nicht auf ihrem > Potential halten? Strenggenommen: Nein. Allerdings würden die Kondensatoren, die Verschiebung zeitlich verzögern. "Puffern" oder "Buffern" wären die allgemein verwendeten Begriffen. In dieser Hinsicht unterscheidet sich ihre Wirkung nicht von den Einzel-Kondensatoren an ICs. Die kennst Du wahrscheinlich schon. Eine dauerhafte unsymmetrische Belastung können sie nicht ausgleichen. Das ist eigentlich genau genommen eine Schaltung für sehr geringe Ströme. Du kennst den Fall eigentlich schon von dem Spannungsteiler für die Basisvorspannung von Transistoren. Oder einen Schritt vorher von den "belasteten" und "unbelasteten" Spannungsteilern. Der Kondensator enthält eine Ladung und kann die kurzzeitig liefern. Aber da die Spannung an dem parallelen Widerstand wieder mehrheitlich durch den Lasstrom bestimmt wird, wenn der Kondensator "leer" ist, d.h. die Spannung hat, die an dem Widerstand abfällt, dann ist Ende mit puffern. Bastele Dir das mal in LTSpice zusammen. Da wird einiges klarer, vermute ich.
Danke, aber wenn ich doch eine sehr hohe Kapazität wähle, dann geht dUc/dt gegen 0 und somit müssten die künstliche Masse doch immer stabil bleiben, da sich die Spannung praktisch nicht mehr ändert bis die Kondensatoren entladen sind oder nicht? Da liegt mein Problem.
Student89 schrieb: > Hallo Klaus, > > in der Tat hat es mir geholfen, doch ich kann mir den > schaltungstechnischen Vorgang nicht erklären, wie diese "Stabilisierung" > der künstlichen Masse zustande kommt. Trenne Dich von der Vorstellung einer "Stabilisierung". Das verstellt den Blick auf die realen Vorgänge. (Das war der Tenor meiner ersten Antwort). > Wenn durch unsymmetrische Last die Spannung an einem der Widerstände R > zu klein wird, dann wird der Kondensator seinen Strom zur Verfügung > stellen. Was wird dann aber mit dem anderen Widerstand R passieren, an > dem der Spannungsabfall ja größer wird? Wird der andere Kondensator dann > etwa aufgeladen? Ich versteh nicht wie der Mittelpunkt konstant gehalten > wird mit der Schaltung ... wäre froh, wenn du es mir erklären könntest. Wie gesagt, die Schaltung hält den Mittelpunkt nicht konstant. Nicht in der Weise, wie Du das (vermutlich) meinst. Bei einer unsymmetrischen Belastung fliesst mehr Strom durch den jeweils entgegengesetzten Widerstand des Spannungsteilers. Das bewirkt, das die Spannung an der Seite mit der höheren Belastung absinkt und an der Seite mit der niedrigeren Belastung ansteigt. Dem wirken die Kondensatoren entgegen. Das ist die "Pufferung" - nicht "Stabilisierung". Auf der Seite mit der höheren Belastung liefert die Kondensator einen (infinitesimal) kurzen Moment lang etwas Strom an die grössere Last. Auf der Seite mit der niedrigeren Belastung nimmt der Kondensator einen kurzen Moment lang Strom (genauer eigentlich Ladung) auf, der also weniger durch den parallel geschalteten Widerstand fliesst und daher die Spannung nicht sofort sondern eben verzögert ansteigen lässt. Darin liegt keine Stabilisierung, weil es keinen gegenläufigen Effekt gibt, der die Wirkung der höheren unsymmetrischen Last ausgleichen will. Die Verhältnisse sind mit Kondensatoren auch deswegen etwas schwerer gedanklich zu erfassen, weil sie eben bei Veränderungen relevant werden und nicht in einem statischen Zustand. Vor allem das fehlen einer gegenläufigen Wirkung in der Schaltung hat die Konsequenz das keine Stabilisierung oder Regelung erfolgt. Das ist sehr wichtig zu erkennen.
Student89 schrieb: > Danke, > > aber wenn ich doch eine sehr hohe Kapazität wähle, dann geht dUc/dt > gegen 0 und somit müssten die künstliche Masse doch immer stabil > bleiben, da sich die Spannung praktisch nicht mehr ändert bis die > Kondensatoren entladen sind oder nicht? Da liegt mein Problem. Naja. Das ist mathematisch richtig argumentiert aber unvollständig. Die selbe Mathematik sagt Dir nämlich auch, in welchem Maße sich die Spannung verändern wird, wenn sich der Strom asymmetrisch ändert. Oder auch wie groß die Kondensatoren sein müssen, damit eine gewisse, aber konkret quantifizierte Stromänderung höchsten zu eine bestimmten Spannungsänderung führt. Deswegen empfahl ich Dir ja, mit LTSpice herumzuspielen. Ich meine mich an den ersten Thread zu erinnern, in dem Du nach einer "negativen Spannung nur mit Widerständen" gefragt hast. Finde ihn aber gerade nicht, vielleicht verwechsle ich das auch gerade. Diese Schaltung ist in der Realität eigentlich nur für geringe Laste die sich nur "sehr wenig" ändern. Sehr wenig heisst hier irgendwas in der Grössenordnung von einem 50stel oder mehr. Und eine geringe Läst deswegen, weil Du halt Leistung verbrätst die Du genauso aber mit wesentlich mehr Konstanz verbraten würdest, wenn Du eine "aktive" Stabilisierung verwendest. Du solltest das mal gedanklich durchspielen. Sollte eigentlich schon einmal früher (wie oben von mir erwähnt), erfolgt sein aber seis drum. Aber dann verwirf dass und mache es "richtig". Mit richtigen Reglern. Das ist eine Sackgasse für Anfänger. Ein Profi macht das auch nur, wenn es anders nicht geht oder mal als temporäre Improvisation.
Student89 schrieb: > UND die Kondensatoren müssen irgendwie Ground stabilisieren (also > versuchen konstant zu halten) Nö. Spannung treten ausschließlich und immer und überall nur zwischen zwei Punkten auf. Wenn Du mehr als zwei Punkte hast, ist es aus rein praktischen Überlegungen zweckmäßig, einen Punkt als Referenzpunkt zu definieren. Du betrachtest dann alle Spannungen gegenüber diesem Referenzpunkt. In Deinem Fall ist eben der Mittelabgriff des Spannungsteilers als Referenz, sprich "Ground" definiert.
Klaus schrieb: > Ein Profi macht das auch nur, wenn > es anders nicht geht oder mal als temporäre Improvisation. Oder er verwendet einen überzähligen Operationsverstärker mit der Verstärkung 1 um die von dieser Schaltung vorgegebene Spannung niederohmig zu machen.
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So ich hab das jetzt mal mit PSpice ausführlich simuliert. Bild 1 stellt die bipolare Spannungsquelle dar. (Die Kapazität varriere ich zwischen 1uF und 100 uF um die Spannungen an der Last vergleichen zu können) In Bild 2 wird die bipolare Quelle unsymmetrisch belastet. In Bild 3 hab ich die Spannungen gegen Masse gemessen. Ich habe die Quelle nun durch eine sinusförmige Quelle ersetzt, da Operationsverstärker Ströme ziehen die in der Stärke variieren. Ich habe eine Messung mit 1 uF gemacht und ein mit 100 uF. Jeweils am oberen Lastwiderstand gemessen: Last_1 (Bild: Spannung an Last 1 bei 1 uF) Und die letzte Messung mit 100 uF: Last 1 (Bild: Spannung an Last 1 bei 100 uF) Man sieht bei der Messung mit 1 uF, dass sich die Quelle die mit 10 V speist keine gleichmäßige Spannungsteilung bewirkt. Bei 100 uF bewirkt sie eine gleichmäßige Teilung. Genau das meinte ich ja mit stabilisieren. Wehren sich die Kondensatoren nun so stark gegen die Spannungsänderung dass der Mittelpunkt nahezukonstant gehalten wird? Vielen Dank im Voraus!
Servus, die Quelle durch eine Wechselspannung zu ersetzen, ist hier völliger Unsinn! Was Du jetzt siehst, ist einfach, daß der Spannungsteiler für den Wechselspannungsanteil der Quelle mit großen Kondensatoren insgesamt symmetrischer wird, weil der Strom durch die (symmetrisch dimensionierten) großen Kondensatoren größer wird, der Anteil durch die (unsymmetrischen) Lastwiderstände aber gleich bleibt. Genauso gut könntest Du auch einfach R1 und R2 kleiner machen und kommst auf das gleiche Ergebnis. In der Realität hast Du eine (vermutlich relativ stabile) Gleichspannungsquelle, aber Dein Laststrom variiert, und zwar unterschiedlich im positiven und negativem Zweig. Um sinnvolle Erkentnisse aus der Simulation zu gewinnen, solltest Du besser diese Last-Änderungen simulieren!
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Student89 schrieb: > Danke, > > aber wenn ich doch eine sehr hohe Kapazität wähle, dann geht dUc/dt > gegen 0 und somit müssten die künstliche Masse doch immer stabil > bleiben, da sich die Spannung praktisch nicht mehr ändert bis die > Kondensatoren entladen sind oder nicht? Da liegt mein Problem. Genau da liegt dein Problem. Welche Spannung liegt an dem Kondensator wenn er entladen ist? Nach der Zeitkonstante R*C (weiss nicht wie man das "Tau" hier darstellt) hat der Kondensator nur mehr 37% seiner Ausgangsspannung. Mit jedem noch so geringem Strom aus dem Kondensator heraus ändert sich dessen Spannung. Wenn du das ohne Kondensatoren simulierst, wirst du sehen das jede unsymetrische Belastung eine stufenweise Verschiebung der 0-Spannung bewirkt. Mit Kondensatoren werden diese Stufen entsprechend der Zeitkonstante flacher.
Ich möchte mich erstmal für die versierten Antworten hier bedanken. Ich weiß auch, dass diese Schaltung möglicherweise nichts für die Praxis ist, da das Stabilisieren dew künstlichen Massenpunktes mit Spannungsfolgern viel besser zu realisieren ist, trotzdem geht es mir als Student ums Verständnis und hätte daher noch paar Fragen: Die Verschiebung des künstlichen Punktes ist mir nun klar und dass die Kondensatoren sich gegen die Spannungsänderung wehren ist mir auch klar. Aber: Wenn diese Quelle unsymmetrisch belastet wird, werden die Kondensatoren das irgendwie regeln können, dass die künstliche Masse wieder ihr ursprüngliches Potential erreicht? Da liegt noch mein Verständnisproblem.
Student89 schrieb: > Aber: Wenn diese Quelle unsymmetrisch belastet wird, werden die > Kondensatoren das irgendwie regeln können, dass die künstliche Masse > wieder ihr ursprüngliches Potential erreicht? Da liegt noch mein > Verständnisproblem. Nein, das werden sie nicht können. Sie verlangsamen nur die Änderung. Mehr nicht. Wie Hubert schon schrieb: Wenn du das ganze ohne Kondensatoren simulierst, hast du das eigentliche Verhalten dieser Schaltung. Die Kondensatoren verzögern die "Schieflage" nur. Sie machen diese nicht rückgängig, sie stellen nicht die Symmetrie wieder her!
Student89 schrieb: > Die Verschiebung des künstlichen Punktes ist mir nun klar und dass die > Kondensatoren sich gegen die Spannungsänderung wehren ist mir auch klar. Das ist doch Unsinn. Die Kondensatoren können sich nicht wehren. Wenn du aus einem Glas Wasser heraus nimmst, ändert sich der Wasserstand. Wie soll sich das Glas dagegen wehren.
Student89 schrieb: > Wenn diese Quelle unsymmetrisch belastet wird, werden die > Kondensatoren das irgendwie regeln können, dass die künstliche Masse > wieder ihr ursprüngliches Potential erreicht? Nein, wenn die unsymmetrische Belastung permanent vorhanden ist, ändern die Kondensatoren überhaupt nichts an einer Verschiebung der Spannung! Von "Regelung" kann hier überhaupt keine Rede sein! Lediglich kurze Lastimpulse werden durch die Kondensatoren abgepuffert, mehr oder weniger stark, je nachdem, wie stark die Lastimpulse und wie groß die Kondensatoren sind.
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Aber die Simulation zeigt mir eindeutig ein Tiefpassverhalten. Ab einer bestimmten Frequenz wird alles gedämpft. Wie kann ich mir das erklären? Ich hab es mir sogar selber ausgerechnet. Und selbstverständlich: Kondensatoren "wehren" sich gegen die Spannungsänderung, so wie eine Spule sich gegen die Änderung des Stromes wehrt. Wollte das nur mal hinzufügen weil das gerade verneint wurde.
Student89 schrieb: > Aber die Simulation zeigt mir eindeutig ein Tiefpassverhalten. Ab einer > bestimmten Frequenz wird alles gedämpft. Wie kann ich mir das erklären? > Ich hab es mir sogar selber ausgerechnet. Ja, indem du als Spannungsquelle eine Wechselspannungsquelle genommen hast. Wie weiter oben schon gesagt wurde, mußt du stattdessen eine Gleichspannungsquelle benutzen und die Last dann mal unsymmetrisch belasten. Dann siehst du, daß der Nullpunkt unsymmetrisch bleibt. Student89 schrieb: > Und selbstverständlich: Kondensatoren "wehren" sich gegen die > Spannungsänderung, so wie eine Spule sich gegen die Änderung des Stromes > wehrt. Wollte das nur mal hinzufügen weil das gerade verneint wurde. Sie wehren sich nicht dagegen, sondern sie verzögern sie nur (zeitlich gesehen). Sich dagegen wehren würde bedeuten, daß sie die Änderungen auch rückgängig machen würden. Das können sie aber nicht.
Jetzt bin ich wieder völlig aus dem Konzept. Wie "PUFFERN" die Kondensatoren denn dann den Mittelpunkt hier? Wenn mir einer den Vorgang nochmal erklären könnte ... wäre ich zufrieden.
Student89 schrieb: > Wie "PUFFERN" die Kondensatoren denn dann den Mittelpunkt hier? Indem sie die Spannungsänderungen verlangsamen (aber nicht verhindern oder sogar rückgängig machen!). Die Kondensatoren brauchen ja eine gewisse Zeit, um sich aufladen zu können und brauchen ebenso eine Zeit, um sich entladen zu können. Wenn sich die Last schneller ändert als diese Zeitkonstante, kann der Kondensator diese (kurze) Zeit entweder als Spannungsquelle oder als Senke fungieren, je nach Richtung der Laständerung. Wenn die Last aber dauerhaft unsymmetrisch bleibt, dann bleibt auch der Mittelpunkt unsymmetrisch. Nimm doch einfach mal deine Simulation und hänge an den oberen Zweig eine Last von 200 Ohm und an den unteren Zweig eine Last von 100 Ohm. Dann schau dir die beiden Spannungen an.
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Hier siehst Du, was die Kondensatoren machen: es ist eine Simulation von 2 mal derselben Schaltung, 1x mit und 1x ohne Kondensatoren. Die Schaltung wird jeweils unsymmetrisch (nur im positiven Zweig) mit einer Stromquelle belastet (Verlauf: lila)
Ich werde das dann nur mit Gleichspannung machen. Eine Frage vorab: Wenn ein Operationsverstärker Strom aus einer Gleichspannungsquelle zieht, dann verändert sich dieser Strom doch NUR in der Stärke aber nicht in der Richtung, ist das richtig? Ich versuche nun die Schaltung mal zu erklären .. wäre dankbar wenn du mir dann sagen könntest ob ich es verstanden hab (Dann kann ich endlich damit abschließen) Funktion der Kondensatoren: Entstörkondensator Wenn impulsartige Ströme gezogen werden, dann verhindert die Leitungsinduktivität dass die Kondensatoren noch mit der Quelle verbunden sind, halten kurzzeitig die Spannung auf die sie aufgeladen wurden und entladen sich gegebenenfalls bis sie zusammenbrechen (C ganz nah an ICs anbringen) Pufferkondensator Einen Kondensator mit möglichst hoher Kapazität, gegebenenfalls mehrere Elektrolytkondensatoren parallel schalten, damit dUc/dt möglichst klein ist, sodass der Mittelpunkt "nahezu stabil" bleibt. Je nach unsymmetrischer Laständerung, wird sich der Mittelpunkt dann mal mehr nach + und mehr nach - verschieben, aber mit einer sehr kleinen Geschwindigkeit, weil die Kondensatoren hohe Kapazitätswerte haben. Ist das so richtig?
Wäre froh wenn da noch jemand drauf eingehen könnte ...
Ich denke nicht, dass es sinnvoll ist in diesem Moment noch korrigierend oder auch bestätigend einzugreifen. Du guckst sozusagen, gerade durch eine Milchglasscheibe. Du siehst zwar alles und beobachtest im wesentlichen richtig, aber es gibt noch kein "rundes" Bild, bzw. keine runde Beschreibung. Es wäre etwas verwickelt das detaillierter auszuführen. Es stimmt - soweit kann man Deine Beschreibung bestätigen - aber es passt einfach nicht so richtig rund. Ein richtiger Showstopper ist die Frage nach der Stromrichtung im ersten Absatz. Hat eigentlich nichts mit der Ursprungs-Frage zu tun. Aber Deine Fragestellung weist darauf hin, dass Dir da eine Grundlage fehlt. Ich rate Dir, das Ganze Thema erst einmal ruhen zu lassen. Solche Phasen wirst Du immer wieder einlegen müssen. Mir und ich denke vielen Anderen geht es auch so, dass sich die vielen kleinen Wissens-Schnipsel irgendwie "setzen" müssen. Dann, in einiger Zeit, solltest Du Dir Deine Threads hier noch einmal durchzulesen. Dazu noch die Grundlagen zu Widerstand, Spannungsteiler und Kondensator und die einfachen Verwendungen dieser Elemente bzw. der Schaltung. Dann legst Du das Ganze einfach noch mal ein paar Tage zur Seite und machst was Anderes. Dein Unterbewusstsein wird das alles verarbeiten und ein Ganzes daraus machen. Wahrscheinlich erledigt sich das Thema damit selbst.
Möglicherweise rückt dieses Video die Perspektive ein wenig zurecht: https://www.youtube.com/watch?v=Wtu8jHyZNVo&list=PLlF6wdAQ8FG4XZUd-RDRSWMSOaTOSocmi&index=163 :-)
Vielen Dank für die Antworten ... ich werde aber gleich ein anderes Thread eröffnen, da geht es mehr um die Versorgung eines OPs was auch mit den Kondensatoren zu tun hat ... ich kann leider nicht aufgeben :)
Student89 schrieb: > Vielen Dank für die Antworten ... ich werde aber gleich ein anderes > Thread eröffnen, da geht es mehr um die Versorgung eines OPs was auch > mit den Kondensatoren zu tun hat ... ich kann leider nicht aufgeben :) Huch? Ich denke es geht hier schon die ganze Zeit um die Stromversorgung von Operationsverstärkern? Von was für einer Art Last bist Du denn ausgegangen?
Ich habe diesen Thread auf ohmsche Lasten und auf OP's bezogen. Aber lassen wir das mal hier stehen. Ich mache gleich einen neuen Thread auf :)
Ich würde Dir zwar davon abraten, aber wie Du meinst. Ich glaube das ist dann der mittlerweile vierte Thread zu der selben Frage.
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