Spannungsverdoppler

[xkris]

Hallo,

habe folgende Schaltung (siehe Anhang) und bin mir nicht sicher, ob ich das Prinzip richtig erkannt habe.

Meine Erklärung wäre Folgende: Im Einschaltmoment liegt der invertierende Eingang auf Massepotential und C3 lädt sich auf Eingangsspannung auf (abzüglich Durchlassspannung von D1) da der Verstärker ebenfalls 0V am Ausgang hat. Der Kondesnator C2 wird durch den Einangsruhestrom des OP geladen. Der OP verstärkt diese Spannung mit v=1+R1/R2 bis er schließlich auf seiner maximalen Ausgangsspannung liegt und somit die Spannung am positiven Anschluß von C3 noch einmal um diese Spannung (ca. Eingangsspannung)angehoben wird.

Die Schaltung ist schon einmal hier im Forum aufgetaucht, ohne allerdings das Funktionsprinzip zu erläutern.

Kann jemand meine Version bestätigen? Ich habe versucht sie zu simulieren, allerdings ohne Erfolg.

Danke im Voraus

Gruß
kristian

[fumir]

nö, das stimmt so nicht ganz.

erst mal ist der tda2003 kein operationsverstärker sondern ein audioverstärker.
insbesondere sind + und - eingang an basis und kollector eines transistors angeschlossen. man hat also zum einen ca 0.6V spannungsunterschied zwischen den beiden eingängen und vor allem ne direkte rückwirkung zwischen den beiden eingängen.
(schau dir mal die schaltung des tda2003 an und vergleiche sie mit der schaltung eines echten op)

das ganze funktioniert so:

der ausgang des audioverstärkers wird auf den eingang gleichphasig rückgekoppelt.
dadurch fängt der verstärker an zu schwingen. die schwingfrequenz wird durch den c am invertierenden eingang eingestellt.

das ganze funktioniert nur, weil das teil eben kein perfekter op ist. deshalb funktioniert deine simulation vermutlich auch nicht: sie macht den tda2003 besser als er ist und deshalb schwingt er nicht.

würdest du nen richtigen op (mit fet eingängen) in der schaltung verwenden, dann würde sich vermutlich der C am -eing. entladen (leckstrom größer als leckstrom des op-eingangs-fet).
damit ist dann +eing. immer > -eing.
damit ist ausgang konstant auf V+
damit tut sich in der schaltung nix mehr, schon gar keine spannungsverdopplung.

wundert mich übrigens das der tda2003 die vollen +V als schwingungsamplitude haben soll. vermutlich wird er den bereich nicht ganz ausnutzen und die spannung wird deshalb (und weil man die durchlassspannung der beiden dioden noch abziehen muss) wohl eher 50%-70% größer sein als die eingangsspannung, aber eben nicht wirklich verdoppelt.

[xkris]

Hallo und Danke für deine Antwort.

Ich dachte ein Audioverstärker ist eine normaler OP der vornehmlich im Audiobereich eingesetzt wird 8-[ nun gut...

Hatte ausserdem auch gar nicht gsehen, das es sich ja um eine Mitkopplung handelt und somit mein Ansatz überhaupt nicht funktionieren kann.

[fumir]

naja, ist ja auch schon fast ein op, aber eben nicht ganz.
bzw, einfach viel weiter von dem ideal eines op entfernt als z.b. ein cmos rail-rail-op.

[nollsen]

hi,

nimm doch für solche spannungserhöhungen einen hochsetzsteller. da gibt es schon fertige schalt ICs die nur noch eine externe spule und einen guten transtistor brauchen.

[xkris]

hi,

nimm doch für solche spannungserhöhungen einen hochsetzsteller. da gibt es schon fertige schalt ICs die nur noch eine externe spule und einen guten transtistor brauchen.

hey, ich will das Ding nicht bauen. wollte nur wissen, wie's funktioniert

[harry3]

Schau in Google nach Ladungspumpe, denn nichts anderes ist die Schaltung.

http://de.wikipedia.org/wiki/Ladungspumpe

[fumir]

jo, aber dort wird das taktsignal nicht erzeugt, sondern als gegeben vorausgesetzt.
insofern ists fürs verständnis der obigen schaltung nicht ganz ausreichend.
xkris hat ja eigentlich schon ganz richtig verstanden, das der ausgang des verstärkers den + von c3 nach oben schiebt, das ist eigentlich das wesentliche prinzip, aber nicht das problem beim simulieren und verstehen der obigen schaltung.

[xkris]

jo, aber dort wird das taktsignal nicht erzeugt, sondern als gegeben vorausgesetzt.
insofern ists fürs verständnis der obigen schaltung nicht ganz ausreichend.
xkris hat ja eigentlich schon ganz richtig verstanden, das der ausgang des verstärkers den + von c3 nach oben schiebt, das ist eigentlich das wesentliche prinzip, aber nicht das problem beim simulieren und verstehen der obigen schaltung.

Hab das Prinzip schon verstanden, auch wenn's unter Wikipedia meines Erachtens recht dürftig erklärt ist. Wesentlich schwieriger gestaltet sich der Versuch. das Schwingverhalten des TDA2003 ( http://www.ortodoxism.ro/datasheets/SGSThomsonMicroelectronics/mXutuqt.pdf ) anhand des Innenlebens dieses IC nachzuvollziehen. Ist ziemlich kompelx, die ganze Sache.
Wenn ich die Schaltung richtig deute wird der Kondensator C2 über die Kollektor-Emitterstrecke eines weiteren Transistors (Q5) permanent kurzgeschlossen weshalb mir noch nicht so ganz klar ist warum das Teil überhaupt schwingt.

[fumir]

die interne funktionsweise des verstärkers zu verstehen, dürfte auch recht schwierig werden. bin mir nicht sicher ob das was fürs prinzipielle verständnis bringt. vieles was da drin steckt, hat sicher mit frequenz- und temperaturkompensation und solchen sachen zu tun und nicht direkt mit der eigentlichen funktion.
deshalb macht man ja so ein hübsches dreieck drumrum, weil's für die normale verwendung des verstärkers nicht so wichtig ist, wie das jetzt im detail funktioniert.

wenn dich die entstehung der schwingung interesiert, dann schau lieber in ner wiki zum thema schwingungserzeugung.

[xkris]

...deshalb macht man ja so ein hübsches dreieck drumrum, weil's für die normale verwendung des verstärkers nicht so wichtig ist, wie das jetzt im detail funktioniert.



Da hast du sicher Recht. Nur muss ich dann trotzdem wissen, wie sich bestimmte Eingangssignale auf den Ausgang auswirken. Worauf sollten sonst meine Berechnungen aufbauen?

[H.A.R.R.Y.]

Die Sache mit der Simulation von Oszillatoren ist meistens:
Die Simulation rechnet mit idealen und rauschfreien Bauteilen. Oszillatoren
(und einige Multivibratoren auch) starten aber nur durch nichtideales Verhalten und Rauschen!
Wenn Du so etwas versuchen möchtest, dann ist meist ein Kniff notwendig:
Einbau einer Rausch- oder Puls-Spannungsquelle, die dem Oszillator "Starhilfe" gibt. Das Rauschen stört in der weiteren Simulation nicht, ein einmaliger Impuls beim Start auch nicht, da danach die Quelle mit 0V bei 0Ohm Innenwiderstand einem idealen Draht entspricht.

Gruß H.A.R.R.Y.