Wichtig! OPV Schaltung (Schmitt Trigger)

hi, hab hier eine OPV Schaltung die einen Schmitt Trigger nachstellt mit diode im rückkopplungskreis nun hab ich sie in pspice mal aufgebaut und simuliert aber das ergebnis war nicht dem was alle anderen Mitschüler vermutet hatten. Meine Frage ist nun Wie sieht das Ausgangssignal aus bzw. was ist Ueein bzw. Ueaus.

geg: Vsin=5V, ideale Diode,

MfG
 

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AW: Wichtig! OPV Schaltung (Schmitt Trigger)

hi, hab hier eine OPV Schaltung die einen Schmitt Trigger nachstellt mit diode im rückkopplungskreis nun hab ich sie in pspice mal aufgebaut und simuliert aber das ergebnis war nicht dem was alle anderen Mitschüler vermutet hatten. Meine Frage ist nun Wie sieht das Ausgangssignal aus bzw. was ist Ueein bzw. Ueaus.

geg: Vsin=5V, ideale Diode,

MfG
Hallo,

und was habt iher erwartet?

Ohne das jetzt zu rechnen würde ich erwarten, dass die positive
Schwelle "Ueein" höher liegt als die negative Schwelle "Ueaus",
da durch die Diode im Falle von Uaus=-Ub der +Eingang
stärker nach Minus gezogen wird.

|Ueein| > |Ueaus|

Helmut
 
AW: Wichtig! OPV Schaltung (Schmitt Trigger)

ja das würde ich auch so sagen... also Ueein=6V und Ueaus=-3V über die Formel für Schmitt Trigger.

Aber einige sind der Meinung das es genau andersrum der fall ist also |Ueein|< |Ueaus|.
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
AW: Wichtig! OPV Schaltung (Schmitt Trigger)

Ihr habt das schon richtig eingeschätzt: Es ist ein Schmidt-Trigger.
Der Rest ist einfach. (Ich nehme jetzt vorerst nicht nur eine ideale Diode an, sondern auch einen idealen OP, der unendlichen Eingangs-, Null Ohm Ausgangswiderstand, 0 mV Offsetspannung hat und dessen Ausgang die Versorgungsspannug erreichen kann.)

Ihr müsst euch nur die Frage stellen, bei welcher Eingangsspannung die Spannung am nicht invertierenden Eingang 0 Volt UNTERschreitet, während am Ausgang +15V anliegt:
An R2+R3 fallen dann 15 V ab; Ia=15/(2000+2000)=3,75 mA
Der Eingang ist unendlich hochohmig - idealer OP; da fliesst nix rein und nix raus. Drum muß die Spannung an R1 = Ia*R1= 3,75V sein ... unter 0 Volt natürlich!
Bei UNTERschreiten dieser Schwelle von -3,75 V wird die Differenzeingangsspannung negativ und der Ausgang floppt gen -15V.

... und wie geht´s retour?
Damit stellt sich die 2. Frage, bei welcher Eingangsspannung die Spannung am nicht invertierenden Eingang 0 Volt ÜBERschreitet, während am Ausgang -15V anliegt:
Der Ausgangsstrom wird jetzt nur durch den R2 bestimmt Ia=15/2000=7,5 mA.
Dieser Strom fliesst auch durch R1 und bewirkt einen Spannungsabfall von Ia*1000= 7,5 V ... über 0 V.
Bei ÜBERschreiten dieser Schwelle von +7,5 V wird die Differenzeingangsschpannung positiv und der Ausgang floppt gen +15V.

Wenn du da jetzt ein 5 Veff Sinussignal anlegst, welches einen Scheitelwert von 5*[tex]\sqrt{2} [/tex] = +/- 7,071 V hat,
wirst du nur die untere Schaltschwelle von -3,75 V "anpatzen" und den Ausgang nach Süden schicken;
die obere Schaltschwelle von +7,5 V wird nie erreicht; der Ausgang bleibt auf Minus 15 V hängen.
Fertig.

Fertig?
Nö:
Jetzt wird´s nämlich real:
Nehmen wir an, der 741er kommt nur 3 Volt an die Versorgungsspannungen heran.
Dann kann er höchstens +12 V bzw. -12 V ausgeben und die Ausgangsströme fallen auf 3 mA bzw. 6 mA.
Die Schaltschwellen liegen dann also bei -3 V und +6 V ...
... na und plötzlich kommt da doch ein Rechteck raus aus dem OP!
Überraschung, Überraschung!
Wer auch immer euch die Schaltung gegeben hat, wusste weshalb er 5 V Sinus angelegt hat!

Mit fröhlichen Grüßen aus Wien

Der Schwarze Peter

P.S.: Ich hab so mein Mißtrauen zu den Simulationsprogrammen -
wenn man da glaubt, es nimmt einem ab, die Schaltung zu verstehen,
kann leicht sein, dass man an der Wirklichkeit vorbeisimuliert.
Was hat´s denn ausgegeben?
 
AW: Wichtig! OPV Schaltung (Schmitt Trigger)

ja das würde ich auch so sagen... also Ueein=6V und Ueaus=-3V über die Formel für Schmitt Trigger.

Aber einige sind der Meinung das es genau andersrum der fall ist also |Ueein|< |Ueaus|.

Hallo,

dann zeig denen doch deine Simulationsergebnisse.

Man kann die Schaltschwellen auch berechnen.

Unter Vernachlässigung der Flussspannung der Diode:

Ueein:

-14V*R1/(R1+R2) + Uin*R2/(R1+R2) = 0

Uin = [14V*R1/(R1+R2)] * (R1+R2)/R2

Uin = 14V*R1/R2


Ueaus:

+14V*R1/(R1+R2+R3) + Uin*(R2+R3)/(R1+R2+R3) = 0

Uin = -14V*R1/(R2+R3)

Helmut
 
ja habe die Schaltung simuliert mit pspice das Resultat ist das der Ausgang auf -15V hängen bleibt. Das ist aber so nicht Richtig!

@derschwarzepeter
diese +12V und -12V sind ja die maximale Ausgangsaussteuerbarkeit die haben wir bei jedem OPV angenommen. Also müsste die Ueein = 6V und Ueaus = -3V sein!?

Was ich eigtl. definitiv wissen möchte ist ob Ueein= 6V und Ueaus= -3V bei einer max. Ausgangsaussteuerbarkeit von 12V richtig ist!?
 
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AW: Wichtig! OPV Schaltung (Schmitt Trigger)

ja habe die Schaltung simuliert mit pspice das Resultat ist das der Ausgang auf -15V hängen bleibt. Das ist aber so nicht Richtig!

@derschwarzepeter
diese +12V und -12V sind ja die maximale Ausgangsaussteuerbarkeit die haben wir bei jedem OPV angenommen. Also müsste die Ueein = 6V und Ueaus = -3V sein!?

Was ich eigtl. definitiv wissen möchte ist ob Ueein= 6V und Ueaus= -3V bei einer max. Ausgangsaussteuerbarkeit von 12V richtig ist!?

Hallo,

der Ausgang bleibt auf -15V hängen, weil dein Einganssignal zu klein ist.
Leg mal +/-7V am Eingang an, dann geht der Ausgang auch wieder auf
+14V.

Generell sind deine Widerstandswerte für den OPamp um Faktor 5
zu klein. Nimm 5k und 10k stat 1k und 2k. (5k = 2*10k parallel)

Helmut
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
AW: Wichtig! OPV Schaltung (Schmitt Trigger)

ja habe die Schaltung simuliert mit pspice das Resultat ist das der Ausgang auf -15V hängen bleibt. Das ist aber so nicht Richtig!
... das rechtfertigt mein Mißtrauen! Das ist ja genau das Ergebnis, das ich für absolut voll aussteuerbaren OP vorgesechnet hab!
Kannst du dem psspice sagen, dass der OP nur von -12 v bis +12 V aussteuerbar ist? Wenn ja, sollte das Richtige rauskommen!

@derschwarzepeter
diese +12V und -12V sind ja die maximale Ausgangsaussteuerbarkeit die haben wir bei jedem OPV angenommen. Also müsste die Ueein = 6V und Ueaus = -3V sein!?

Was ich eigtl. definitiv wissen möchte ist ob Ueein= 6V und Ueaus= -3V bei einer max. Ausgangsaussteuerbarkeit von 12V richtig ist!?
So ist es. (unter Vernachlässigung der Flußspannung der Diode)

MfGaW

DSP
 
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