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Impedanzwandler

Diskutiere Impedanzwandler im Elektronik allgemein Forum im Bereich WEITERE ELEKTROTECHNISCHE BEREICHE; Ich habe eine Frage, die mich seit Tagen quält...ich hoffe ihr könnt beim Verständnis dieses Operationsverstärkers helfen. Folgender Op: siehe...

  1. timm81

    timm81 Schlitzeklopfer

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    Ich habe eine Frage, die mich seit Tagen quält...ich hoffe ihr könnt beim Verständnis dieses Operationsverstärkers helfen.

    Folgender Op:
    siehe Anhang

    Was mir unklar ist..

    1.: Dieser Operationsverstärker soll ein Impedanzwandler sein. Bei diesem Begriff habe ich allein schon meine Probleme. Mein größtes Problem ist, den Nutzen dieses Op's zu verstehen.

    2. Ich weiß, dass ein Op einen hochhochmigen Widerstand besitzt und einen niederohmigen Ausgang. Da 15V am Eingang anliegen und 10V an der Diode abfallen, fällt an R3= 5V ab. R3 diminsioniert demnach meinen Strom. Nehmen wir mal an, dass R3= 10Ohm ist und die Diode einen differenziellen Widerstand von r=0Ohm hat. Demnach fließt in den nicht-invertierenden Eingang einen Strom von 0,5A. Die Spannung zwischen invertierten und nicht-invertierten Eingang ist Ud=0V (für einen idealen Op).
    Ich versteh jetzt z.B. nicht, welche Spannung am Ausgang anliegt.

    3. Ich ärger mich so, dass ich einfach den Sinn dieser Schaltung nicht verstehe.

    4. Ich habe folgende Erklärung zu dieser Art Schaltung gefunden, womit ihr vllt mehr anfängen könnt. Mir aber keinerlei Verständnis diese Erläuterung bringt. Folgendes wird gesagt: "einfache Möglichkeit zur Erzeugung einer Referenzspannung gezeigt. Es kommt eine normale Stabilisierungsschaltung mit einer Zenerdiode zur Anwendung, die aber nicht mehr die schlechten Eigenschaften der Standardbeschaltung hat." aus (Operationsverstärker-Grundschaltungen - www.mikrocontroller.net)

    Ich hoffe so sehr, dass mir jemand diesbezüglich in einfachen Worten mir dabei weiterhelfen kann.
    Ich wäre so froh.

    Gruss Timm
     

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  3. ETler

    ETler Hülsenpresser

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    AW: Impedanzwandler

    Ein Impedanzwandler passt die Impedanz einer Quelle an die eines Verbrauchers an - ist im HInblick auf Leistungsanpassung sehr sinnvoll;)
     
  4. timm81

    timm81 Schlitzeklopfer

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    AW: Impedanzwandler

    Ud=0 (für eine idealen Op?..okay. Aber warum ergibt das gleichzeitig meine Ausgangsspannung, die der Spannung an der Diode? Mein Problem liegt wahrscheinlich darin, dass ich so gern immer mit einer Masche mir alles gerne klarmachen möchte. Die Bedeutung ist mir noch vollkommen unklar.

    Überhaupt nicht klar, ist die Rückkopplung vom Ausgang auf den invertierten Eingang...
    Kann mir nicht einer im Genaueren in einfachen Worten hierbei weiterhelfen:-(

    Danke im Voraus
     
  5. ETler

    ETler Hülsenpresser

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    AW: Impedanzwandler

    Ich hab doch geschrieben, was das ding macht bzw. wofür man das braucht...:rolleyes:
     
  6. timm81

    timm81 Schlitzeklopfer

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    AW: Impedanzwandler

    Aber schau mal Etler..wenn ich habe eine mündliche Prüfung und muss meinem Prof jedes Detail erklären.
    1.Fragt der mich: Wat ist das für ein Op. Antwort von: Impedanzwandler.
    2.Frage vom Prof: Warum? Antwort von mir: Keine Ahnung
    3.Frage vom Prof: Wie geschieht überhaupt diese Leistungsanpassung?
    Antwort wäre dann von mir: Ähm?
    4.Frage vom Prof: Wie kommt die Ausgangsspannung zu stande?
    Antwort wäre von mir: Gute Frage
    5.Frage vom Prof: Was treibt eigentlich die Diode und der Widerstand? Für was brauch man die hierbei?
    Antwort: ??
    6.Frage vom Prof: Sagen Sie mal, warum legt man hiebei überhaupt den Ausgang auf den invertierten Eingang zurück. Wat soll das? Was hat das zur Folge?

    Verstehst Du mich Etler..ich will das verstehen...ich will diesen Op bis in Detail kapieren. Ich brauch dabei aber Eure Hilfe!

    Gruss
     
  7. #6 kalledom, 20.07.2008
    kalledom

    kalledom Lichtbogenlöscher

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    AW: Impedanzwandler

    Hallo,
    vielleicht hilft Dir ja meine Seite KHD OpAmp etwas weiter.
     
  8. timm81

    timm81 Schlitzeklopfer

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    AW: Impedanzwandler

    Hallo Karl-Heinz,

    wirklich eine schöne Seite. Schaltung habe ich auch schon identisch gesichtet. Anstatt Diode mit Kondensator;-) Leider wie Du siehst, tippe ich ja immernoch sperrlich im Dunkeln mit meinen Fragen.
    Kannst Du mir da evtl. mir bei den oben genannten Fragen weiterhelfen?

    Ich wäre Dir dankbar.

    Lieben Gruss,
    Der Timm
     
  9. #8 kalledom, 21.07.2008
    kalledom

    kalledom Lichtbogenlöscher

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    AW: Impedanzwandler

    Wenn Du bedenkst, daß ein OpAmp am Eingang eine hochohmige und am Ausgang eine niederohmige Impedanz hat, dann wird bei der Schaltung die Zenerdiode alleine durch den Widerstand R3 mit einem konstanten Strom belastet und bleibt (außer durch Temperaturänderungen) sehr stabil.
    Wenn eine Last direkt angeschlossen wird, ändert sich besonders bei unterschiedlicher Belastung der Spannungs-Abfall am R3 und somit auch der Strom durch die Zener-Diode.
    Wenn Du Dir mal das Diagramm einer Zenerdiode anschaust, in der die Zener-Spannung in Abhängigkeit des Stroms dargestellt ist, dann wird Dir klar, warum für eine stabile (Referenz-)Spannung ein konstanter Strom durch die Zener-Diode fließen muß und somit ein OpAmp als Impedanzwandler vor einer Last erforderlich ist.

    Wenn R3 z.B. 500Ohm hat und dort 5V abfallen, dann fließt ein Strom von I = U / R = 5V / 500Ohm = 0,01A.
    Dieser Strom fließt auch durch die Zener-Diode und liefert dann eine Zener-Spannung, die dem Diagramm aus dem Datenblatt entnommen werden kann.
    Am Besten ist natürlich, zuerst in das Diagramm zu schauen und den Strom abzulesen, bei der eine 10V-Zener-Diode auch 10V liefert ;)

    Also, eine 10V-Zener-Diode hat nicht bei jedem Strom eine Zener-Spannung von 10V !
    Damit sollte Dir klar werden, daß für eine (Referenz-)Spannung der Strom durch die Zener-Diode nicht verändert werden darf und eine Last über einen hochohmigen Impedanzwandler mit niederohmigem Ausgang, der ja keine Belastung darstellt, bertrieben werden muß.
     
    timm81 gefällt das.
  10. #9 timm81, 21.07.2008
    Zuletzt bearbeitet: 21.07.2008
    timm81

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    AW: Impedanzwandler

    Das war schön erklärt, Karl-Heinz. ICh danke Dir.
    Zwischenfrage..
    Okay, soweit alles verstanden. Die Diode gibt eine genaue Referenzspannung vor, die aufgrund des Widerstands eingestellt werden kann.
    Jetzt mal echt vllt ne blöde Frage. Aber warum brauch ich überhaupt den Widerstand vor der Z-Diode? Jede Z-Diode hat einen differenziellen Innenwiderstand. Ist das ne reine Schutzfunktion, um nicht schnell in den gefährlichen Ptot-Bereich zu gelangen?
    Karl-Heinz, Du kannst wirklich toll erklären und ich hoffe, dass Du mir bei dieser Frage auch eine einfach strukturierte Antwort geben kannst. Das wofür interessiert mich so sehr? Ist es so, dass ich damit etwas versorgen kann, bei der ich einen definiertes Referenzsignal habe? Oder Netzgeräte z.B. versorge, die nur sehr gering in einem Toleranzspannungsfeld arbeiten können? Könnte dies ein möglicher Verwendungszweck sein?
     
  11. #10 kalledom, 21.07.2008
    kalledom

    kalledom Lichtbogenlöscher

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    AW: Impedanzwandler

    Es freut mich, wenn Du meine Erklätungen gut verstehst :)
    Die Zener-Diode wird bei ihrer Zener-Spannung von 10V leitend und ist ab ca. 11V sehr niederohmig. Da 15V anliegen, wird der Strom ohne Vorwiderstand nur noch durch den Innenwiderstand der Spannungsquelle und den Widerstand der Zuleitung begrenzt. Bei angenommenen 1Ohm ergibt sich ein Strom von 5V / 1Ohm = 5A und eine Leistung von P = U * I = 10V * 5A = 50W; was dann mit der Z-Diode passiert ....

    Die Zener-Diode kann zum einen als Referenz-Spannung eingesetzt werden oder Verbraucher mit geringer Stromaufnahme direkt mit einer annähernd konstanten Spannung versorgen.
    Im ersten Fall sollte die Z-Diode nur geringfügig belastet werden.
    Im zweiten Fall wird der Vorwiderstand so berechnet, daß sich bei maximaler Belastung durch den Spannungsabfall am Vorwiderstand die Betriebsspannung = Zener-Spannung einstellt.
    Wenn weniger (Betriebs-)Strom fließt, würde der Spannungsabfall kleiner und die Betriebsspannung höher, .... wenn da nicht die Zenerdiode wäre. Sie verhindert ein Ansteigen, weil sie ja ab der Zenerspannung leitend wird und sich aufgrund des Stroms durch die Zener-Diode am Vorwiderstand der Spannungsabfall wieder so einstellt, daß die Betriebsspannung (fast) unverändert bleibt.
    Also, was an Strom nicht zum Verbraucher fließt, muß die Zener-Diode "abzweigen". Deshalb ist diese Art auch nur für kleinere Ströme geeignet.
    Für größere Ströme können Vorwiderstand und Z-Diode an die Basis eines Transistors angeschlossen werden. Am Emitter kann dann eine um 0,7V niedrigere Spannung als die Zener-Spannung abgenommen werden, jedoch mit einem höheren Strom. (Siehe unter KHD Netzteile ganz unten links)
     
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