Integrator Timer Schaltung

Diskutiere Integrator Timer Schaltung im Forum Hausaufgaben im Bereich DIVERSES - Dieses Mal keine Hausübung, die Frage ist zum Verständnis. Leider fällt es mir sehr schwer im Unterricht aufmerksam aufzupassen und im Internet...
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Dieses Mal keine Hausübung, die Frage ist zum Verständnis. Leider fällt es mir sehr schwer im Unterricht aufmerksam aufzupassen und im Internet habe ich keine ähnliche Schaltung gefunden.
Bisschen was hab ich mitgeschrieben: über R1 fließt ein konstanter Strom in die Schaltung. Solang S1 geschlossen ist, ist Ua=0. Dieser Strom beginnt sobald S1 öffnet den Kondensator zu laden.
Ic= C*(dUc/dt)
dUc/dt= Ic/C= 150V/s
Kann das mal jemand erklären?
 
Ein OPV versucht auf Teufel komm raus gleiche Spannung am invertierenden und nicht invertierenden Eingang zu erreichen. Dazu fährt er seinen Ausgang nach + US oder - US so lange hoch bis er dieses Ziel über die Rückführung zu erreichen. In Deinem Beispiel liegt der + Eingang auf 0 V der - Eingang auf +15 V der OPV fährt jetzt seinen Ausgang auf - US und da dieser über den Schalter mit dem - Eingang verbunden ist addieren sich die +15 V mit den -15 V zu 0 V Der OPV hat sein Ziel gleiche Spannung an seinen Eingängen erreicht. UA ist nicht 0V sondern -15 V !
 
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Wird der Schalter geöffnet geht der Ausgang auf +15 V und der Kondensator wird geladen. Die Spannung am - Eingang geht auf 0 V zurück. Ua schwankt also zwischen -15 V und +15 V je nach Schalterstellung.
 
Wird der Schalter geöffnet geht der Ausgang auf +15 V

Wenn man den Schalter öffnet, geht der Ausgang nach einer gewissen Zeit (0,1 sec) auf -15 Volt.

Wenn man dann den Schalter schließt, also einschaltet, geht der Ausgang sofort auf Null Volt.




In Deinem Beispiel liegt der + Eingang auf 0 V der - Eingang auf +15 V der OPV fährt jetzt seinen Ausgang auf - US und da dieser über den Schalter mit dem - Eingang verbunden ist addieren sich die +15 V mit den -15 V zu 0 V Der OPV hat sein Ziel gleiche Spannung an seinen Eingängen erreicht. UA ist nicht 0V sondern -15 V !


UA wird zu 0V, wenn der Schalter geschlossen, also eingeschaltet ist.


Solang S1 geschlossen ist, ist Ua=0.

Ja, das ist richtig.




Ic= C*(dUc/dt)
dUc/dt= Ic/C= 150V/s
Kann das mal jemand erklären?



Bei 15 Volt fließen durch den 100k Widerstand 150 Mikroampere.

Wenn dieser Strom den 1 Mikrofarad Kondensator lädt, steigt am Kondensator der Betrag der Spannung mit einer Steilheit von 150 Volt pro Sekunde. Genau genommen geht die Spannung am Ausgang des OP mit einer Steilheit von 150 Volt pro Sekunde in Richtung negativ.

In 0,1 sec wird minus 15 Volt erreicht sein. Dann ist Ende am Ausgang.

(Bei einem OP-Typ, der am Ausgang die rail-Spannung fast erreichen kann)
 
Vielleicht wäre es für den Fragesteller hilfreich, wenn er sich selbst anhand eines Simulationsprogramms überzeugen könnte,
wie seine Schaltung wirklich funktioniert, unabhängig von den unterschiedlichen "Meinungen" der Ratgeber.
Mit den in der Aufgabe vorgegebenen Werten würde sich mit dem Programm YENKA (einer Quasi-Freeware) folgendes Funktionsdiagramm ergeben:

Integrator einfach.png
.
Meines Erachtens könnte es nicht schaden, wenn der TE auch mit einfacheren Schaltungen an der Festigung seines elektrotechnischen Grundwissens arbeiten würde, wobei ich momentan an Versuche mit einem einfachen OpAmp-Inverter denke.

Weitere Fragen können in den UNTERHALTUNGEN diskutiert werden, damit man nicht unnötig Simulationsgegner "behelligt".
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Einfache invertierende OpAmp Schaltung zum Einarbeiten

Invertierender OpAmp.png
:
Diese Schaltung und Experimente kann man auch mit der Software TINKERCAD oder mit FRITZING und deren Steckbrett-Kit aufbauen.

Das läuft dann unter dem Motto Learning by Doing oder ein Bild sagt mehr als tausend Worte.
.
 
Warum fragt den TE eigentlich niemand, ob er überhaupt weiß, was ein OP ist und wie der funktioniert? Ich frage mich, ob beim TE überhaupt Maschen, Knoten, Netzwerkgrundlagen vorhanden sind. Er kann sich angeblich "nicht konzentrieren" und erhofft sich hier Lösungen. Interessanter Ansatz. Bin ich der einzige, der sich wundert???
 
@EBC41 du solltest dir noch mal die Grundlagen zum Invertierenden OPV anschauen! Der nichtinvertierende Eingang liegt auf GND und somit auf 0 V . Der Opv versucht diese 0 V auch am invertierenden Eingang zu erreichen. Das geht aber nur indem eben die +15 V da durch -15 V kompensiert werden.
Nimm den einfachen Fall den Schalter ( dieser schließt den Kondensator kurz ) dann geht der Ausgang auf -15 V . Öffnest du nun den Schalter wird der Kondensator geladen der Ladestrom sorgt nun dafür das der Ausgang auf +15 V geht und bis zum vollständigem Laden auf -15 V geht, denn die Eingangsspannung am invertierenden Eingang ist positiv und der OPV versucht diese Spannung auf 0 V zu ziehen .
 
Nimm den einfachen Fall den Schalter ( dieser schließt den Kondensator kurz ) dann geht der Ausgang auf -15 V

Nein! Wenn der Schaltkontakt den Kondensator kurzschließt, ergibt das Null Volt am Ausgang.

Der OP arbeitet in diesem Fall als nichtinvertierender Verstärker mit Faktor 1. Liefert also das Potential am + Eingang zum Ausgang. Der 100k kann da nichts mehr verschieben, da er jetzt galvanisch mit dem Ausgang verbunden ist.

Glaube mir das, ich habe 22 Jahre gutes Geld damit verdient, an solchen Schaltungen mit OPs zu arbeiten. An Testsystemen für die Halbleiterindustrie und unsere Kunden sind die größten Globalplayer.
 
Oh Oh da ist noch viel zu lernen . Der Ausgang des OPV fährt bis zur negativen Versorgungsspannung und nicht nach GND ! BZW genau bis -15 V dann ist Schluss den der OPV hat an beiden Eingängen 0V !
 
Ein idealer OPV hat keinen Eingangsstrom und eine unendlich hohe Verstärkung .
Die Spannung am nichtinvertierenden Eingang beträgt 0 V am Invertierenden Verstärker liegen über den 100 K +15 V an . Deshalb geht der Ausgang nach -15 V Diese -15 liegen aber wegen der Rückführung auch am - Eingang an . deshalb geht da die Spannung auf 0 V zurück ! Den +15 V +(-15V) = 0V ! Der OPV erreicht nur so die Spannungsgleichheit zwischen seinen Eingängen. Der OPV arbeitet hier als Integrierer und nicht als Spannungsfolger !
 
Der OPV arbeitet hier als Integrierer und nicht als Spannungsfolger !

Nein, wenn der Kondensator überbrückt ist, kann der OP nicht als Integrierer arbeiten. Er arbeitet als Spannungsfolger. Der Eingang wäre dann der am Gnd liegende + Eingang. Dessen Potential (0 V) erscheint eins zu eins am Ausgang.

Der 100k Widerstand liegt jetzt praktisch zwischen Ausgang und +15V, bewirkt also nichts.
 
Weitere Fragen können in den UNTERHALTUNGEN diskutiert werden, damit man nicht unnötig Simulationsgegner "behelligt".

Ich bin keinesfalls gegen Simulationen. Aber zuerst sollte man das Prinzip des OPs auch so verstanden haben. OK, jeder hat eine etwas andere Vorgehensweise, um sich das Verständnis für technische Funktionalitäten anzueignen.

Man muss eigentlich nur zwei Dinge wirklich verinnerlicht haben, beim eingeschwungenen Zustand. Und mit dem idealen OP beginnen.

1. Der OP regelt immer so hin, dass zwischen den beiden Eingängen Null Volt herrscht

2. In die Eingänge soll kein Strom fließen.


Mit diesen beiden Sätzen im Hinterkopf schaut man sich die Schaltung an und sollte erkennen, wie sie arbeitet.
Der Anfänger tut sich oft schwer, das ist verständlich. Aber nach etwas Übung kommt die Erkenntnis. (Oder auch nicht.....manche lernen es nie.)
 
Na dann öffne doch mal den Schalter ohne Kondensator . Welche Spannung liegt am Ausgang ? Und warum baut sich da diese Spannung auf. Wenn du nun den Schalter schließt fliest der Strom in den Ausgang und hebt diesen An Und somit auch den -Eingang. Und wenn du einen Kondensator im Rückführungskreis hast wird dieser Kondensator umgeladen und somit wird der Invertierende Verstärker frequenzabhängig.
 
Wenn man den Schalter öffnet und es ist kein Kondensator dabei, springt die Ausgangsspannung in unserem Beispiel sofort auf etwa minus 15 Volt.

Die negative Spannung baut sich deshalb sofort auf, weil kein Gegenkopplungsweg mehr vorhanden ist.

Über den 100 k Wid zieht es den - Eingang nach plus, also ergibt sich damit ein höheres Potential als am + Eingang. Damit geht der Ausgang zum minus 15 Volt Anschlag.



Integr15Voffen.png
 
Wenn du nun den Schalter schließt fliest der Strom in den Ausgang und hebt diesen An

Nein. Der Strom vom 100k Wid fließt zwar in den Ausgang hinein, hebt diesen aber nicht selbst an. Der Vorgang läuft so ab:

Nach dem Augenblick des Einschaltens liegt am - Eingang nur für ein paar Mikrosekunden ein Potential von etwa -15 Volt an. Das heisst, der nicht invertierende Eingang ist positiver als der invertierende. Folglich zieht die innere Mimik des OP den Ausgang mit "voller Kraft" Richtung positiver. Aber nur bis Null Volt erreicht sind. Denn hier ist wieder der eingeschwungene Zustand mit Gegenkopplung erreicht, wo die beiden Eingänge gleiches Potential haben (Null Volt)

Damit haben wir wieder diesen Zustand:


IntegrNulOut.png
 
Eine ganz andere Art die Wirkungsweise einer OpAmp-Schaltung verstehen zu lernen . . . :D

 
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