Operationsverstärkerschaltung mit Dioden

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Ich bin ein Anfänger in der Elektronik und versuche meine ersten Probleme mit Dioden und Operationsverstärkern zu lösen. Ich muss die Ausgangsspannung uο im Verhältnis zur Eingangsspannung ui finden und zeichnen, wobei ich weiß, dass der Spannungsabfall an den Dioden 0,7 V beträgt, wenn sie leiten. Es ist auch bekannt, dass Operationsverstärker ideal sind, daher schätze ich, dass keine Ströme in oder aus den Eingängen fließen und die Differenz zwischen den invertierenden und nicht invertierenden Anschlüssen als Null angesehen werden kann.

Allerdings bin ich etwas verwirrt mit den Dioden. Wie fange ich an, ein solches Problem zu lösen? Muss ich zuerst davon ausgehen, dass ui positiv ist und dann, dass ui negativ ist? Jede Hilfe ist willkommen! Vielen Dank im Voraus.

Ja, machen Sie einige Annahmen, wie ui ist +ve, -ve und null, machen Sie einige zusätzliche Annahmen, wie eine bestimmte Diode leitet oder nicht. Wenn Sie durchgehen, was all diese angenommenen Bedingungen bedeuten, werden einige Annahmen inkonsistent, andere konsistent sein. Lehnen Sie die widersprüchlichen ab.

Antworten (2)

Sie können es in zwei Zuständen der Eingabe-Benutzeroberfläche analysieren.

  1. Wenn ui > 0

Der Ausgang des Operationsverstärkers ist positiv und daher wird D1 in Vorwärtsrichtung und D2 in Sperrrichtung vorgespannt. Unter der Annahme idealer Dioden und Operationsverstärker können wir die Schaltung so zeichnen.

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Operationsverstärker sind ideal und haben eine negative Rückkopplung. So v B = v A = u ich

Wenden Sie am Knoten B die KCL/Knotenanalyse für drei Zweige an.

Eingangsströme zu Operationsverstärkern sind Null. So:

( v B − u Ö ) R + 0 + 0 = 0
⟹ v B = u Ö
∴ u Ö = u ich

  1. Wenn ui <0

Der Ausgang des Operationsverstärkers ist negativ und daher wird D1 in Sperrrichtung vorgespannt und D2 in Durchlassrichtung vorgespannt. Unter der Annahme idealer Dioden und Operationsverstärker können wir die Schaltung so zeichnen.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Etwas ordentlicher.

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Es ist einfach ein Puffer, der einen invertierenden Verstärker antreibt. Der Eingang zum invertierenden Verstärker ist ui selbst. Ich kann daher die traditionelle Eingangs-Ausgangs-Beziehung eines invertierenden Verstärkers wie folgt schreiben:

u Ö = − u ich ( R R )
∴ u Ö = − u ich

Jetzt können Sie eine Sinuswellenform für ui as zeichnen v ich N und u0 als v Ö u T um zu sehen, dass es nur als Vollwellengleichrichter fungieren würde.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

--BEARBEITEN--

Selbst wenn Diodenabfälle berücksichtigt werden, wird am Ende die gleiche Leistung erhalten. Dies ist ein Beispiel für einen Vollwellen-Präzisionsgleichrichter. Es wirkt als Gleichrichter mit idealen Dioden.

Vielen Dank! Du warst wirklich hilfreich! Nur eine Frage. In der Übung wird erwähnt, dass nur Operationsverstärker ideal sind und der Spannungsabfall an Dioden 0,7 V beträgt, wenn sie leiten. Ändert das nicht unsere Analyse? Ich meine, wir sind davon ausgegangen, dass Dioden ideal sind und der Spannungsabfall an ihnen 0 V beträgt.
Konzepte sind gleich. Sie erscheinen nur als Offsets als + 0,7 oder - 0,7 an Stellen in Gleichungen. Sie können es selbst ausprobieren. Wenn Sie das richtig verstanden haben.
Ja, ich verstehe, aber muss ich noch einmal die gleichen Annahmen treffen? Ich meine, wenn ich annehme, dass ui> 0, dann ist der Ausgang des ersten Operationsverstärkers negativ, aber woher weiß ich, welche von D1 und D2 vorwärts oder rückwärts vorgespannt sind?
Die Vorspannung der Dioden ist immer noch gleich. Es kommen nur 0,7 Tropfen. Tatsächlich werden Sie feststellen, dass Diodenabfälle am Ende überhaupt nicht relevant sind....
Ja, aber woher wissen wir, dass die Voreingenommenheit von Diados dieselbe ist? In Ihrem Beispiel ist es offensichtlich, da die Ausgangsspannung des ersten Operationsverstärkers positiv ist (wenn ui> 0), sodass wir leicht sagen können, dass D1 in Vorwärtsrichtung und D2 in Sperrrichtung vorgespannt ist. Wenn Dioden jedoch bei einem Abfall von 0,7 V leiten, lässt uns ein positiver Ausgang an meinem ersten Operationsverstärker nicht wissen, ob D1 beispielsweise in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist. Ich meine, wenn der Ausgang positiv ist, aber weniger als 0,7 Volt, dann leitet die Diode nicht. NEIN?
Es wird immer noch sein. Für zB. Wenn der Ausgang des ersten Operationsverstärkers > 0,7 ist, ist D1 in Vorwärtsrichtung vorgespannt.
Es wird immer eine Eingangsspannung von + 0,7 V am Ausgang erzeugt, um diesen Abfall zu berücksichtigen. Also dieser Unterschied. Die Spannung an allen idealen Operationsverstärkern ist hier 0. Das Ergebnis ist, dass wir dieselbe Wellenform erhalten. Deshalb heißt es "Präzisionsgleichrichter".
Ich glaube, ich habe den Punkt verstanden. Ich werde die gleiche Analyse machen, aber jetzt wird meine Annahme ui>0,7 und ui<0,7 sein. Rechts?
Im Gegensatz zu normalen Gleichrichtern spielen Diodenabfälle hier keine Rolle. Es wird wie ein idealer Diodengleichrichter sein
Nein, es bleibt > 0 und < 0
Oh ok..Also der einzige Unterschied ist, dass ich einen Offset von 0,7 V in meinen Gleichungen haben werde. Das Endergebnis wird dasselbe sein? Ich meine uo=ui oder uo=-ui? Oder ich habe einen Abfall von 0,7 V am Ausgang und etwas wie uo = ui-0,7 V?
Es wird genau die gleiche Welle erhalten. Cz die endgültigen Gleichungen werden gleich sein.
Oh, das Ergebnis wird so sein, als wäre alles in der Schaltung ideal!
Schauen Sie sich den invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers an. Dort benötigen Sie Spannung = gleich wie ui. Auch wenn es auch <0,7 ist. Es zwingt also den nicht invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers auf den gleichen Pegel. Das bedeutet, dass der Ausgang des ersten Operationsverstärkers so sein sollte, dass er den Abfall der Diode um 0,7 aufhebt.
Ja, das ist der Sinn des ganzen ckt. Sie können Wikipedia "Präzisionsgleichrichter"
Vielen Dank, Mann, für deine Zeit! Es ist ein bisschen schwierig, alles auf den ersten Blick zu verstehen, weil ich ein Anfänger bin. Ich werde versuchen, das Problem so zu lösen, wie wir es besprochen haben. Danke noch einmal!
gute Antwort. Wir könnten die Maschenanalyse verwenden, um herauszufinden, ob Ui=Va=Vb ist

Eine Übertragungsfunktion einer Schaltung ist das Verhältnis von Ausgang zu Eingang zweier Spannungen, die die gleiche Form (sinusförmig) haben müssen - unabhängig von den Signalamplituden! Andernfalls kann ein solches Verhältnis nicht gefunden werden. Was bedeutet das?

Das heißt, für die Berechnung der Übertragungsfunktion muss die Schaltung als LINEAR betrachtet werden. Mit anderen Worten - alle Signale müssen klein genug sein, um diese Einschränkung zu erfüllen. In der angegebenen Schaltung kann dies nur für sehr kleine Signale erreicht werden, die die Dioden NICHT erheblich öffnen.

Frage: Vielleicht ist es die Aufgabe, die Ausgangsspannung als zeitliche Funktion des Eingangssignals zu finden?

Οk Ich werde Ihnen genau sagen, wie die Aufgabe gegeben ist, damit Sie vielleicht die Antwort bekommen: „In der folgenden Schaltung haben die Dioden einen Spannungsabfall von 0,7 Volt, wenn sie leiten, und die Operationsverstärker gelten als ideal. Zeichnen Sie die Ausgangsspannung als eine Funktion der Eingangsspannung. Wozu dient die Schaltung?"
OK - das klingt etwas anders. Keine Erwähnung des Begriffs "Übertragungsfunktion".
Ja, du hast recht. Ich dachte nur, dass die Übertragungsfunktion benötigt wird. Wie kann ich also dieses Problem angehen? Muss ich etwas über die Eingangsspannung annehmen?
Operationsverstärkerschaltung mit Dioden
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