OPV Funktion in Strom-Regelung

[Don Diego (Gast)]

hi,

ich habe vor ein paar Tagen einen Thread gemacht 
Beitrag "verschiedene Pegel koppeln (Beispiel modularer Synthesizer)" und inzwischen die Zeit 
genutzt um mich weiter schlau zu machen.
Ich bin dabei auf eine gan zinteressante Seite gestoßen: 
https://www.allaboutcircuits.com/projects/diy-synth-series-vco/

Zu der zitierten Schaltung habe ich eine Frage, da steige ich nicht 
richtig durch. U2B sorgt dafür dass der Strom durch Q1 konstant ist. Wie 
der genau wirkt ist mir nicht ganz klar.

Ich glaube, wie die linear auf exponentiell Umwandlung funktioniert habe 
ich begriffen. Ich kann meine Deutung ja mal zusammenfassen vielleicht 
klemmt es ja auch noch. Korrigiert mich bitte:

- U2B hat die Funktion den Strom durch Q1 konstant zu halten. ok also 
ein OPV setzt seinen Ausgang so, dass die Differenzspannung am Eingang 0 
wird. Weil in+ auf gnd liegt, ist am Kollektor von Q1 auch gnd zu 
erwarten. Damit ist der Strom ein V+/R2, also V+ in uA.

- Wenn die Eingangsspannung nun etwas nach oben geht, fängt Q1 an mehr 
zu leiten, damit fällt mehr Spannung an R2 ab -> Kollektorpotential an 
Q1 sinkt.

- damit wird die Differenzspannung am Eingang von U2B größer und der 
fährt seinen Ausgang hoch. Sprich der wird vermutlich den Ausgang so 
hoch fahren, dass der Emitter von Q1 um den selben Betrag wie die 
Eingangsspannung angehoben wird.

- damit verringert sich aber in Q2 die Basis-Emitter Spannung und der 
Strom in den Kollektor wird kleiner. Also gestiegener Eingang und 
kleinerer Strom durch Q2. Macht aber nichts weil der Summierer ganz 
vorne auch invertiert.

- Diese Stromänderung durch Q2 ist exponentiell zur Eingangsspannung, 
weil die direkt auf der Kennlinie des Transistors läuft.


So, aber was ich unabhängig zur dieser Funktion nicht verstehe, ist die 
Beschaltung des U2B. Wie funktioniert das denn jetzt genau?


ich danke euch herzlich und schönen Grüß

-

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

"Zu der zitierten Schaltung habe ich eine Frage, da steige ich nicht 
richtig durch. U2B sorgt dafür dass der Strom durch Q1 konstant ist. Wie 
der genau wirkt ist mir nicht ganz klar."

Hallo,

U2B ist ein Integrator mit Anfangswert 0. Da er keine 
Rückstellmöglichkeit besitzt, kann er nur dynamisch wirken. Wird links 
mehr Strom gezogen, geht sein Ausgang mehr ins negative, wodurch der 
rechte Transistor mehr leitet und dabei  sein Kollektorstrom ansteigt.

Der linke Transistor und der U2B wirken als spannungsgesteuerte 
Stromquelle, die.auf den rechten Transistor wirkt. Wobei das nur in 
kleinem Bereich funktionieren wird.

Mfg

[Don Diego (Gast)]

>Wird links
>mehr Strom gezogen, geht sein Ausgang mehr ins negative,


so richtig habe ich es noch nicht. Also das C ist zunächst entladen. 
Jetzt passiert das genannte (also Kollektorpotential geht runter, weil 
durch den Strom mehr am 1 M Widerstand abfällt.) Lädt sich C dann 
negativ auf und dadurch, dass der OPV Ausgang runter geht ehtlädt sich C 
wieder zu 0 V?

[MaWin (Gast)]

Don Diego schrieb:
> U2B sorgt dafür dass der Strom durch Q1 konstant ist.

U2B sorgt vor allem dafür, dass die Spannung am Kollektor von Q1 bei 0V 
bleibt, egal welcher Strom übet Vin-Eingang fliesst und VCC 
Betriebsspannung vorliegt, in dem der Emitter des Transistors über 1k zu 
weit nach Minus gezogen wird, wie es nötig ist, damit am Kollektor eben 
0V erreicht werden.

Da VCC tunlichst konstant sind, fliesst über 1M damit auch immer 
gleicher Strom, und da beide Transistoren gleich sind, liegen damit auch 
am Kollektor von Q2 immer 0V an.

Weil aber dort die 0V nur bleiben, wenn gleich viel Strom hinein wie 
hinaus fliesst, muss U2A mit der Ausgangsspannung so hoch regeln, dass 
der Strom, der in den Kollektor von Q2 fliesst, über R1 kommen kann.

[Egon D. (Gast)]

Don Diego schrieb:

>> Wird links mehr Strom gezogen, geht sein Ausgang
>> mehr ins negative,
>
>
> so richtig habe ich es noch nicht. Also das C ist
> zunächst entladen.

Das C ist statisch gesehen wurscht.

Das ist nur aus Stabilitätsgründen notwendig, weil --
für die Regelschleife gesehen -- Q1 in Basisschaltung
arbeitet, d.h. eine kleine Änderung des Emitter-
potenzials führt zu einer kräftigen Änderung des
Kollektorpotenzials.
Auf diese zusätzliche Verstärkung in der Schleife ist
der OPV aber nicht eingerichtet; deswegen C1, um die
Schleife langsamer zu machen (=die Stabilität zu
sichern).


> Jetzt passiert das genannte (also Kollektorpotential
> geht runter, weil durch den Strom mehr am 1 M Widerstand
> abfällt.)

Nee. Drähte wirken in beide Richtungen :)

Wenn die Basisspannung (und damit der Basisstrom) von Q1
sprunghaft ansteigt, fließt sofort mehr Kollektorstrom,
das ist richtig.
Am Kollektorknoten hängt aber auch C1, und die andere
Seite von C1 liegt an einer (steuerbaren) Spannungsquelle,
nämlich am Ausgang von U2B.

Die Spannung am Kondensator kann aber nicht springen --
im Gegensatz zum Strom.


> Lädt sich C dann negativ auf

Nee. Erstmal beginnt ein Entladevorgang, weil der
Zufluss über R2 und der Abfluss über Ic nicht mehr
im Gleichgewicht sind.


> und dadurch, dass der OPV Ausgang runter geht
> ehtlädt sich C wieder zu 0 V?

Auch nicht.
Wenn der Minus-Eingang absinkt, steuert der OPV-Ausgang
mehr ins Positive (!). Dadurch folgt die Emitterspannung
der Basisspannung, und der Kollektorstrom bleibt weit-
gehend konstant.

[Don Diego (Gast)]

Egon, ich glaube dein post hilft mir weiter, danke.
Wollte gerade fragen, wieso man dann nicht einfach einen normalen 
Verstärker mit A=-1 nehmen könnte, aber das hat sich ja erübrigt.

DASS der OPV den Kollektor auf 0 V halten muss (und anscheinend auch 
tut) hatte ich ja begriffen, nur wie genau das klappt nicht.

[Peter D. (peda)]

U2B regelt die Spannung an Q1_C auf GND (virtuelle Masse), d.h. die 
Spannung an R2 bleibt konstant und damit dessen Strom.
C1 soll nur verhindern, daß U2B schwingt. Q1 fügt ja eine zusätliche 
Verstärkung in die Gegenkopplung ein (1M/1k=1000).

[Don Diego (Gast)]

Danke an alle.

Ich hab aber noch eine grundsätzliche Frage: es haben ja einige geholfen 
und mir noch mal erklärt, was da passiert. (nämlich dass der OPV 
Kollektor auf 0V hält und dadurch der Strom konstant ist)
Das war ja schon mal super, Egon hat mir dann noch etwas Licht ins 
Dunkel gebracht. ich würde nicht sagen, dass ich 100% dabei bin (denn 
100% bedeutet für mich, dass ich bei neuen Problemen das Wissen 
abstrahieren könnte und da bin ich mir noch nicht sicher)

Also lange rede, ich möchte wirklich alles verstehen(!) und nciht nur 
quasi Baublöcke lernen. Wenn ich hinnehme, dass diese Konstruktion halt 
eine entsprechende Funktion hat ist ja für das Gesamtverständnis schon 
mal was - mir aber irgendwie zu wenig.
Ich brauche aber idR etwas plakativere Erklärung, nämlich was jetzt 
wirklich in dem Bautel (C) passiert und vielleicht noch mal eine 
kleinschrittige Erklärung.... Schwer zu sagen ob ihr wisst was ich 
meine, aber falls ja, kann mir jemand ein Textbuch oder gerne auch 
Homepage empfehlen wo ich meine Bedürfnisse befriedigen könnte? Gerne 
auch am Sythesizer Beispiel, weil das mir immer noch als gute Spielwiese 
erscheint.

Danke und ein wirklich schönes Wochenende