Schaltungsanalyse: Operationsverstärkerschaltung und Transistorschaltung?
Schönen guten Tag,
ich habe die Aufgabe erhalten, die Funktion einer Operationsverstärkerschaltung und einer Transistorschaltung mit maximal 4 Sätzen (2. Sätze für eine Schaltung) zu beschreiben.
Die Beiden Schaltungen:
Meine Analyse:
Das rechteckförmige Alarmsignal wird in der ersten Schaltung durch einen Spannungsteiler angepasst, und danach von einen invertierenden Operationsverstärker verstärkt.
(Frage: Ist trotzdem eine Verstärkung vorhanden, wenn als Ausgangssignal - 0,1 ... + 0,1 angegeben ist? Da wir als Eingangsspannung 0..5 V anliegen haben. Oder hat einfach der Spannungsteiler die Eingangsspannung geringer als ein Eingangssignal von - 0,1... + 0,1 angepasst. Und der Operationsverstärker das Eingangssignal bis hin zu -0,1... + 0,1 verstärkt? )
Der Arbeitspunkt des Bipolaren Transistors einer Emitterschaltung, wird anhand des Spannungsteilers eingestellt, verstärkt und als ein High-Pegel zum Lautsprecher ausgegeben.
Der Lautsprecher liegt sobald der Kondensator C1 voll aufgeladen ist an Spannung an.
Ist meine Funktionsanalyse mit max. 4 Sätzen in Ordnung?
Ich habe ebenfalls noch eine weitere Frage: Welche Bedeutung haben die 2x 15 V Pins bei der 2. Schaltung?
Danke für die Unterstützung.
3 Antworten
Zur 1. Schaltung Mein Vorschlag:
Universalvorverstärker, da mit Verstärkung gegen Unendlich auch sehr kleine Wechselspannungen verstärkt werden können. ZB vom Mikrofon.
Schaltung 2
Transistorendverstärker mit Transformator zur Impedanzanpassung.
Die 15V sind die Betriebsspannung, ohne die kein Verstärker oder sonstige aktive Schaltung funktioniert.
Bemerkung Verstärker sind analoge Schaltungen, diese mögen sinusförmige Signale. Bei starker
Übersteuerung ist das Ergebnis nahezu rechteckförmig🤓
"Universalvorverstärker, da mit Verstärkung gegen Unendlich auch sehr kleine Wechselspannungen verstärkt werden können. ZB vom Mikrofon."
Der Fragesteller hat eine Aufgabe erhalten, die zu lösen ist. Die Aufgabe enthält jedoch nicht, die Schaltung zu optimieren um sie deinen Vorstellungen entsprechend anzupassen.
den PPV sehe ich hier als Impedanzwandler. Er verstärkt nicht die Spannung, stellt aber einen Eingang mit hoher Impedanz zur Verfügung. Das was Du als Spannungsteiler am Eingang siehst, ist die Gegenkopplung des OPV, mit ihr kann die Verstärkung der Schaltung eingestellt werden.
Das der OPV das Eingangssignal invertiert, spielt hier keine Rolle.
In der Schaltung 2: Dein Satz klingt so, als würde der Arbeitspunkt verstärkt werden, natürlich wird das Signal verstärkt.
Das verstärkte Signal wird über einen Übertrager (Trafo) ausgekoppelt. Der Lautsprecher liegt niemals an irgendeiner Spannung an, streiche den Satz.
Der Kondensator C2 hat eine ganz andere Funktion. Der R7 am Emitter dient der Arbeitspunktstabilisierung, verringert aber gleichzeitig die Verstärkung der Schaltung. Deshalb wird R7 mit C2 wechselstromseitig überbrückt. R7 wirkt also nur für den Gleichstrom, welcher durch die Arbeitspunkteinstellung mittels des Spannungsteilers R5 und R6 erzeugt wird.
Die Anschlüsse 15V sind die Versorgungsspannung. Ob man die nun so darstellt, wie im Bild, oder zusammenführt und einmal 15V dranschreibt, ist Geschmackssache.
Schaltung 1
1. Verstärkerschaltung für Gleich- und Wechselspannungen mit einer Verstärkung von kleiner 1/10 (Widerstandsverhältnis Regler 10kOhm zu 100kOhm), einem Eingangswiderstand von ca. 100kOhm und mit Offsetkompensation durch R1, R2).
2. Durch die Einkopplung einer Gleichspannung kann die Ausgangsspannung schnell gegen + oder - Betriebsspannung laufen-
Anmerkung: Die Gleichspannungsverstärkung kann nicht genutzt werden, weil die Kopplung mit der 2. Schaltung über einen Kondensator erfolgt. Besser wäre auch eine Einkopplung des zu verstärkenden Signals über einen Kondensator vor dem 100kOhm. Damit könnten auch R1 und R2 entfallen.
Schaltung 2
Wechselspannungsverstärker mit Transistor in Emitterschaltung und Gegenkopplung/Arbeitspunkteinstellung durch Emitterwiderstand R7, R5 und R6.
Impedanzanpassung der Transistorstufe an den Lautsprecher mittels Übertrager (Transformator).
" Besser wäre auch eine Einkopplung des zu verstärkenden Signals über einen Kondensator vor dem 100kOhm. Damit könnten auch R1 und R2 entfallen."
Da liegt ein Gedankenfehler vor. Die Widerstände R1 und R2 dienen als Arbeitspunkteinstellung für den OP. Jedoch sollte R2 etwas größer als R1 sein. Vielleicht sollte R2 ja 250kOhm sein. Ausreichend sind 120k oder 150k. Auf jeden Fall können sie auf keinen Fall entfallen. Ein C am EIngang kann entfallen, wenn am Ausgang der Vorstufe ein C vorhanden ist.
Selbst wenn man den Kondensator C1 weglassen würde macht das keinen Sinn. Eine Gleichspannungsverstärkung in der 2. Stufe würde nur den Arbeitspunkt zerstören.
Alles andere ist richtig!
Der Arbeitspunkt eines Operationsverstärkers liegt bei Null Volt zwischen den invertierenden und nicht-invertierenden Eingängen. Bei einer so kleinen Verstärkung ( 0,1 ) ist eine Kompensation nicht notwendig. Die Eingangsspannung wird durch die Rückkopplung ohnehin so gehalten, dass die Ausgangsspannung nicht "wegläuft".
Das was du mit Arbeitspunkteinstellung meinst, ist eine Kompensation der Gleichspannung, die am Eingang anliegt. Das kann man im weitesten Sinne als Arbeitspunkteinstellung sehen, denn der liegt bei Null Volt, ist aber nach einer Abtrennung der Gleichspannung ( 0 - 5V) nicht mehr notwendig.
R1 und R2 dienen bloß zur Verschiebung des Nullpegels . Im weitesten Sinne kann man das als Arbeitspunkteinstellung bezeichnen, es ist aber eigentlich keine, da man bei OPV nicht von Arbeitspunkt spricht.
Muss nachberssern: Ihr habt recht, ich habe übersehen, dass am OP eine symetrische Spannung anliegt. Habe nur die "kompensationsseitige" Versorgung gesehen und bin von einer reinen 15-0V-Spannung mit Mittenabgriff ausgegangen.
Tolle Erklährung, jedoch bist du leider nicht auf folgendes eingegangen:
"Der Kondensator C2 hat eine ganz andere Funktion." Welche andere Funktion?
Vereinfachte Antwort: Für Wechselspannungen gilt die Reduzierung der Verstärkung nicht.