Negatieve spanning

Goedenavond, ik ben een beginner als het op elektronica aankomt en lees zoveel mogelijk op dit forum en in boeken om mijn kennis te vergroten.

Nu laat het fenomeen negatieve spanning mij niet los. Ik snap dat een gemeten spanning ten opzichte van een gekozen referentie is, zodoende begrijp ik ook dat je ten opzichte van de "nul" een negatief voltage kan hebben. Een en ander is te vergelijken met hoogte. Als het zeeniveau als de "0" wordt gekozen dan heb je onderwater een negatieve hoogte.

Waar ik maar niet uitkom is die virtuele ground zoals in onderstaand schema. De basis van een opamp is mij bekend, volgens mij is de opamp in onderstaand schema een buffer en wordt aan de uitgang het voltage aangeboden wat bij de niet inverterende ingang naar binnenkomt. De weerstanden zijn een spanningsdeler, ook geen geheim. Maar wat als ik dit schema nu eens zou bouwen op een breadboard, waar sluit ik dan het ground symbool bij de opamp uitgang op aan? Kortom, wat maakt dit de virtuele ground en een 1/2 Vcc in de plus en een 1/2 Vcc in de min? Waarom wordt het niet Vcc, 1/2 Vcc en 0?

Met vriendelijke groet.

http://www.circuitsonline.net/schakelingen/sch/000102.gif

Willie W

Golden Member

De uitgang van je opamp word je ground.

Bedankt voor de feedback so far, ik zal dat filmpje eens bekijken en mocht ik nog vragen hebben dan kom ik weer in de lucht.

Met vriendelijke groet

[Bericht gewijzigd door Stormlight op 24 april 2016 20:16:27 (21%)]

Als je het schema vanaf de opamp (de rechter kant op) negeert, dan zou je de "-" aansluiting van "VCC IN" ground noemen. Als je nu de opamp weer terugdenkt dan zie je dat die de halve voedingsspanning op de uitgang heeft. En aangezien we elk punt in de schakeling GND mogen noemen doen we dat met de uitgang van de opamp.

Belangrijk is dat als er een negatieve voedingsaansluiting is de GND stroom moet kunnen leveren.

Groeten,
Emiel

Toeternietoe

Dubbelgeïsoleerd

Als je nu eens 2 batterijen (1,5V) in serie zet en je hang je voltmeter een kant aan de min. Als je nu gaat meten, dan meet je tussen de batterijen in +1,5 Volt en bij de andere batterij +3 Volt.
Maar als je nu de min van je meter tussen de twee batterijen hebt, dan meet je op de ene batterij +1,5 Volt en op de andere batterij -1,5 Volt.

De meeste OP-Amps willen een symmetrische voedingspanning hebben bv + 12 Volt en - 12 Volt. De uitgang kan dan 2 kanten uit, 0 Volt in rust/evenwicht en maximaal + 12Volt en minmaal -12 Volt. Er zou dus een echte wisselspanning uit kunnen komen.

Bij gebruik van een transistor als wisselstroomversterker komt er een gelijkspanning met daarop een gesuperponeerd een wisselspanning uit. De uitgangsspanning is dan altijd tussen de + 12Volt en de 0 Volt maar NOOIT negatief

(spanningen bij benadering en aanname +12Volt voedingsspanning)

Daar waar een schakeling rookt, vloeit de meeste stroom (1e hoofdwet van Toeternietoe)

Het enige wat echt vast ligt zijn de uitersten. Je hebt twee punten waartussen een spanning staat. Nu kunnen we zeggen dat op punt B een lagere spanning staat dan op punt A of dat op punt A een hogere dan op B Beide is correct. Alles wat we doen ligt aan het standpunt vanwaar we kijken.

Een analogie die mogelijk helpt:
Neem een toren van 10 meter. Jij wordt met een blinddoek naast de toren gezet en als die afgaat beschrijf je wat je ziet.
Daar op de grond is het hoogteverschil van jou tot het onderste punt van de toren minimaal, nul meter om precies te zijn. En de rest bekijk je dus met die "ground" als "nul"referentie. Je kan niet dieper dus onder je ligt niets meer. De top ligt op het hoogste punt, +10 meter boven jou, ofwel +10 meter boven de "ground" Hier heb je dus +10V tov 0 volt.

Als ze je nu op het dak hadden gezet wordt het een ander verhaal. Er is nu nul meter verschil tussen jou en het dak. Dat wordt dan jou nieuwe nulpunt , daar sta jij op dus dat is nu jou nieuwe "ground" Je hebt geen benul van torens, het enige wat je daar ziet is dat er vanaf jou standpunt niets hogers is dan waar je staat, jou nulpunt, maar als je dan naar de rand loopt schrik je je rot, dat is een eind naar beneden, de voet van de toren is dik 10 meter lager, oftewel -10 meter tov jou positie. Ofwel -10V tov 0 V.

Maar hadden ze je in het midden gezet, dan lag jou grond, daar waar je nu op staat, en van waaraf jij je waarneming doet, +5 meter boven jou is het hoogste punt en je ziet dat er -5 meter onder jou ook een stuk toren zit tot het laagste absolute punt.

De toren is in alle gevallen nog steeds 10 meter.

En zo kun je ook op de eerste gaan staan, dan wordt dat je referentie ofwel je ground of nul. What's in a name. Dan kan je -1 meter naar het laagste punt en +9 naar het hoogste.

Vervang meters door Volt en je bent er.

En bedenk ook dat het nog veel verder gaat. De mens heeft ooit de voltmeter gemaakt en wel zo dat het ding maar een paar dingen ziet, hij ziet of er een spanningsverschil tussen 2 punten is, hij ziet wat de hoogste van de twee is en hij ziet hoe groot dat verschil is.

En als je de probes omdraait denkt je meter dat er negatieve spanning staat ipv positieve. En vanuit zijn zicht punt klopt dat ook nog. Ze hadden ook een meter kunnen maken die de gemeten spanning door de helft deelt en twee wijzers heeft, de ene loopt van af nul, het midden omhoog en de ander omlaag. De totale uitslag is nog steeds gelijk.

Je maakt de opampschakeling zo dat de output een spanning uit geeft die halverwege ligt. Nu kun je zeggen: ik voed de opamp met +10V en 0V en de output is +5V. Maar dat is het zelfde als vanuit die uitgang kijken en zegen, dat is nul volt, dat is mijn ground referentie en ik voed de opamp met +5V en -5V. Nog steeds 10V. En het mooie is, als jij wat ontwerpt mag jij bepalen wat je referentie, max en min spanning noemt. Zolang het rekenkundig maar klopt (dus niet iets met 12V totaal voeden, en dan de laagste spanning -4 onder je nul noemen en de hoogste +20V noemen. Dat is en blijft dan +8V boven je nul en je vrijheid houdt een keer op dus je zult het dan met -4V tov je gekozen 0V en +8V tov die nul moeten doen.

Zo simpel is het en een concept wat zeker belangrijk is als je een schakeling treft met meerdere nul referenties. En dat zijn geen zeldzame uitzonderingen.
Kortom, alles is relatief.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Op 24 april 2016 19:52:21 schreef Stormlight:
Maar wat als ik dit schema nu eens zou bouwen op een breadboard, waar sluit ik dan het ground symbool bij de opamp uitgang op aan? Kortom, wat maakt dit de virtuele ground en een 1/2 Vcc in de plus en een 1/2 Vcc in de min? Waarom wordt het niet Vcc, 1/2 Vcc en 0?

http://www.circuitsonline.net/schakelingen/sch/000102.gif

je sluit het groundsymbool ook niet aan, dat is gewoon een symbool voor ons om een schema te kunnen lezen. je mag het evengoed weg laten

jouw schema doet net hetzelfde als dit. het maakt niet uit of ik in het midden nu een massa symbool teken of niet. het duid gewoon aan waar je in de rest van de schakeling de massa voor aanneemt. stel dat je een versterker bouwd, dan moet het ingangssignaal ( bv de muziek) aangesloten worden op 'in' en 'gnd'. die gnd is dan die gekozen massa.

alleen begint die aan de linkerkant met 1 enkele voeding. de opamp is een versterker, die zal een verschil aan de ingang versterken aan de uitgang.

als de + ingang op 4V staat, en de - ingang staat op 4,001V, dan zal de uitgang op -VCC komen.
echter hebben ze de uitgang aan de - ingang gekoppeld.
de opamp zal ALTIJD zijn uitgang zo regelen zodat de - ingang dezelfde spanning heeft als de + ingang en hierdoor creeer je een virtuele massa. een massa die het midden is van de voeding bepaald door die 2 weerstanden links.

zou je enkel 2 weerstanden hebben (spanningsdeler) en er loopt IETS van stroom door massa (die moet dan door die weerstanden), dan zou je middenspanning verlopen (zoek maar eens op 'belaste spanningsdeler'

http://www.eclecticsite.be/elec/spanning_deler.htm
de opamp zal dit voorkomen

ik hou van werken ..., ik kan er uren naar kijken
Frederick E. Terman

Honourable Member

De meeste OP-Amps willen een symmetrische voedingspanning hebben bv + 12 Volt en - 12 Volt.

Daar weet een gewone opamp niets van af, hoor. Die hééft niet eens een massa-aansluiting. Alleen + en − voeding, ingangen, en een uitgang.
https://tangentsoft.net/elec/bitmaps/opamp-pinout-single.png
De uitgangsspanning kan zich (afhankelijk van wat de schakeling doet) bewegen tussen (bijna) de + en − voeding.
In gestabiliseerde voedingen zie je vaak opamps in het regelcircuit, die met hun voedingsaansluitingen hangen tussen een 'plus' en een 'nog plusser'. Maakt de opamp niets uit. :)

Wat in een schakeling de 'nul' is mag de ontwerper zelf uitmaken. Sommige keuzes zijn logischer dan andere, maar het blijft je eigen keuze.
Vaak wordt de − tot 'nul' gepromoveerd; ook vaak heb je werkelijk twee voedingen en is het midden de 'nul'. Maar iets anders zou ook kunnen.

Het schema uit de startpost is een manier om een 'zwevende' voeding symmetrisch rond de nul te hangen, zodat je verder kunt werken alsof je een dubbele voeding hebt.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Allen, dank voor de reacties. De analogieën begreep ik al, maar bedankt voor de nogmaals gegeven uitleg.
Fcapri sloeg de spijker op de kop door te zeggen dat het groundsymbool alleen ter verduidelijking is, dat maakt alles voor mij zoveel duidelijker.
Over de belaste spanningsdeler, daar heb ik idd over gelezen dat de spanning verloopt door dat er een "load" in parallel wordt geplaatst en dat er daardoor een andere verhouding in weerstanden ontstaat en dus een anders spanningsverdeling.

De link naar de YouTube filmpjes is trouwens geweldig, er zijn nog veeeeeeeel meer videoclips waar ik met mijn nieuwsgierigheid terecht kan. Nogmaals allen bedankt voor de moeite die genomen wordt om een leek het juiste spoor op te sturen.