Realer Operationsverstärker Frequenzverhalten eines TP 1. Ordnung

Diskutiere Realer Operationsverstärker Frequenzverhalten eines TP 1. Ordnung im Elektronik allgemein Forum im Bereich WEITERE ELEKTROTECHNISCHE BEREICHE; Hallo, ich bin neu im Forum und hoffe erst einmal, dass ich im richtigen Unterforum schreibe. Meine Frage ist folgende: Warum wird das...

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  1. #1 xxxyyy, 06.05.2016
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    xxxyyy Schlitzeklopfer

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    Hallo,
    ich bin neu im Forum und hoffe erst einmal, dass ich im richtigen Unterforum schreibe.

    Meine Frage ist folgende:
    Warum wird das Frequenzverhalten eines realen Operatorationsverstärkers mit dem eines Tiefpasses 1. Ordnung verglichen?
    Sicher, weil sowohl beim Tiefpass, als auch beim OP die Verstärkung/der Durchlass mit steigender Frequenz sinken.
    Aber warum gerade ein TP 1. Ordnung? Warum nimmt man keinen TP 2. Ordnung?

    Hoffe auf hilfreiche Antworten :)
     

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  3. #2 Astropikus, 06.05.2016
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    Astropikus Hülsenpresser

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    AW: Realer Operationsverstärker Frequenzverhalten eines TP 1. Ordnung

    Das Verstärkungs-Bandbreiteprodukt gibt an, bei welcher Verstärkung welche Bandbreite erreicht werden kann. Durch Rückkopplung kann die Verstärkung eingestellt werden. Bei kleinerer Verstärkung ergibt sich somit eine höhere Bandbreite, wenn das Produkt aus beiden konstant ist. Die Bandbreite bei der Verstärkung 1 heißt Transitfrequenz (englisch "Unity Gain Frequency"). Das Verstärkungs-Bandbreiteprodukt ist entscheidend für das Kleinsignalverhalten.

    so, nun mal auf deutsch
    der vergleich mit einen tiefpass ist ok, aber es ist egal ob 1. oder 2. ordnung ... es ist nur ein oberflächlicher vergleich.

    fakt ist, der OPV ist ein optimaler gleichspannungsverstärker und kann theoretisch bis zu 1 million mal verstärken (macht man natürlich nicht)
    mit einer gegenkopplung kann man die verstärkung einstellen.

    nun mal angenommen der OPV hat eine transitfrequenz von 1MHz dann gilt folgende aussage
    bei 1 Hz kann ich 1 mio mal verstärken
    bei 10 Hz kann ich 100.000 mal verstärken
    bei 100 Hz kann ich 10.000 mal verstärken
    bei 1kHz kann ich 1.000 mal verstärken
    bei 10 kHz kann ich 100 mal verstärken
    bei 100 kHz kann ich 10 mal verstärken
    bei 1 MHz kann ich nur noch 1 mal verstärken (also keine verstärkung mehr)

    will ich mir jetzt eine kleine verstärkung mit den oben genannten beispiel-OPV für mein transistorradio bauen denke ich mir sollten eine verstärkung bis 20 kHz reichen ... mehr kann der mensch eh nicht hören !
    wenn ich jetzt 1 mio durch 20.000 hertz teile, kommt 50 raus. .... soll heißen, ich kann mit dem OPV bei einer 50-fachen verstärkung bis 20 kHz sauber verstärken .... über 20 kHz verzerrt er oder ich muß den verstärkunsfaktor runter setzen
     
  4. #3 xxxyyy, 06.05.2016
    xxxyyy

    xxxyyy Schlitzeklopfer

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    AW: Realer Operationsverstärker Frequenzverhalten eines TP 1. Ordnung

    Ok, das mit dem Verstärkungs-Bandbreite-Produkt habe ich verstanden.
    Danke für deine Erklärung.

    Aber ich frage mich immer noch warum unser Professor gesagt hat, dass man den OP mit einem Tiefpass 1. Ordnung vergleicht.
    Er hat irgend etwas mit der Phasenlage gesagt. Ich habe mir das jetzt mal zusammengereimt.
    Ein Tiefpass 1. Ordnung dreht ja das Ausgangssignal bei Sperrfrequenz um bis zu 90Grad.
    Ein Tiefpass 2. Ordnung dreht dagegen das Ausgangssignal um bis zu 180Grad.
    Wenn wir nun den OP z.B. Gegenkoppeln, so würde eine Phasendrehung um 180Grad wieder einer Mittkopplung entsprechen.
    Und das wäre ja gerade das, was wir nicht wollen.

    Andererseits dreht ein TP 1. Ordnung die Phase ja auch um 90 Grad.
    Also das Ausgangssignal hat auch eine andere Phase wie das Eingangssignal und dadurch ist die Gegenkopplung auch nicht perfekt. Aber ich denke, dass das vernachlässigt werden kann, da ja der TP 1. Ordnung bei einer Phasendrehung von 90Grad so gut wie komplett "dicht" macht.
    Der TP 2. Ordnung dagegen erst bei 180Grad. Es kommen also viel mehr Signale mit einer Phasendrehung durch.

    Könnte man das so sagen?
     
  5. #4 Astropikus, 06.05.2016
    Zuletzt bearbeitet: 06.05.2016
    Astropikus

    Astropikus Hülsenpresser

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    AW: Realer Operationsverstärker Frequenzverhalten eines TP 1. Ordnung

    vor ab:
    gegenkopplung heißt der ausgang des OPV wird zurück geführt auf den invertierenden eingang .... der OPV arbeitet als verstärker
    mitkopplung heißt der ausgang des OPV wird zurück geführt auf den nichtinvertierenden eingang .... der OPV arbeitet als schalter (komperator ... schmitttrigger)

    eingangssignal am nichtinvertierenden eingang keine phasenverschiebung
    eingangssignal am invertierenden eingang 180° phasenverschiebung

    zum anfang ist alles wie oben beschrieben, aber übersteigt die frequenz die transitfrequenz verschiebt sich tatsächlich der der ausgang und ist nicht mehr 0° oder 180° ..... sondern bewegt sich richtung 90° (siehe "Anhang 12651")

    was ich nicht verstehe ist was dein prof damit meint ? :confused:
    hochpass und tiefpass sind filter .... ein OPV ist ein verstärker und kein filter ... die phasenverschiebung ist unerwünscht und ich versuche alles um es zu vermeiden.

    ich denke mal, dein prof hat im bezug des OPV mit den tiefpass nur eine eselsbrücke gebaut ..... wieviel ° phasenverschiebung hat ein OPV wenn die transitfrequenz überschritten wird ? .... achja .... 90°, wie bei einem TP 1. ordnung

    anders kann ich es mir nicht erklären .... vielleicht solltest du noch mal deinen prof persönlich fragen
     
  6. #5 xxxyyy, 06.05.2016
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    AW: Realer Operationsverstärker Frequenzverhalten eines TP 1. Ordnung

    Meinst du die Transitfrequenz oder die Grenzfrequenz?
    Dein Anhang kann ich leider nicht öffnen. Es kommt eine Fehlermeldung vom Forum.
     
  7. #6 Astropikus, 06.05.2016
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    AW: Realer Operationsverstärker Frequenzverhalten eines TP 1. Ordnung

    ich meine die transitfrequenz .... das was ich oben erklärt hatte
    die obere und untere grenzfrequenz ist ja auf 3 dB festgelegt
     
  8. #7 xxxyyy, 06.05.2016
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    AW: Realer Operationsverstärker Frequenzverhalten eines TP 1. Ordnung

    Hm,
    ich habe dazu auch eine Aufgabenstellung in der der OP mit dem TP verglichen wird:

    Wir haben einen realen Operationsverstärker mit folgenden Eigenschaften gegeben:
    ...
    Frequenzabhängige Verstärkung mit Tiefpassverhalten 1. Ordnung: v0=200000, fg=20Hz
     
  9. #8 Astropikus, 06.05.2016
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    AW: Realer Operationsverstärker Frequenzverhalten eines TP 1. Ordnung

    tut mir leid, da weiß ich nicht mehr weiter :(

    fg = 20 Hz .... das ist wohl die untere grenzfrequenz
    v0 = 200.000 sagt mir leider garnix
     

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  11. #9 xxxyyy, 06.05.2016
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    AW: Realer Operationsverstärker Frequenzverhalten eines TP 1. Ordnung

    v0 ist die maximale Verstärkung bei einer Frequenz von 0Hz.
     
  12. #10 Astropikus, 06.05.2016
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    ah .... dann ist v0 = transitfrequenz .... im datasheet auf english unity gain frequency = 200.000
    wenn die untere grenzfrequenz = 20 Hz ist .... wie hoch ist die obere grenzfrequenz ?

    sollte die obere fg = 20 kHz sein (20Hz-20Khz ist üblich für audio) , dann gilt 200.000 / 20.000 Hz = 10 .... der OPV arbeitet bei einer 10-fachen verstärkung sauber und verzerrt nicht
     
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