5.3 Erweiterte Schaltung des zweistufigen

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Inhaltsverzeichnis
1
INTENTION DES BERICHTS
3
2
THEORETISCHE GRUNDLAGEN DES OPERATIONSVERSTÄRKERS
3
2.1
2.2
VORBETRACHTUNGEN
IDEALER OPERATIONSVERSTÄRKER
3
4
3
OPV IN INVERTIERENDER (INV) UND NICHT-INVERTIERENDER
(N-INV) SCHALTUNG
5
3.1
3.2
3.3
PRINZIPSCHALTUNG DES INV UND N-INV
ERWEITERTE PRINZIPSCHALTUNG DES N-INV
EINFLUß DES SIGNAL-QUELLEN-WIDERSTANDES AUF DIE
SPANNUNGSVERSTÄRKUNG
EINFLUß DES LASTWIDERSTANDES
3.4.1 Spannungsverstärkung in Abhängigkeit von der Last beim idealen OPV
3.4.2 Aussteuerungsgrenze in Abhängigkeit von der Last
3.4.3 Spannungsverstärkung in Abhängigkeit von der Last
5
6
4
MEHRSTUFIGE VERSTÄRKER
11
4.1
4.2
4.3
4.4
VORÜBERLEGUNGEN ZU IN KETTE GESCHALTETEN VERSTÄRKERN
N-INV UND INV IN WECHSELNDER REIHENFOLGE
ERWEITERTE SCHALTUNG DES ZWEISTUFIGEN VERSTÄRKERS
EINFLUSS DER ENDLICHEN EINGANGS- UND AUSGANGSWIDERSTÄNDE AUF DIE SIGNALÜBERTRAGUNG
4.4.1 Direkte Verbindung zwischen den Stufen
4.4.2 RC-Tiefpaß zwischen den Stufen
11
11
13
3.4
1
5 AUSBLICK
7
8
8
8
9
14
14
15
18
-4-
2 Intention des Berichts
Dieser Bericht ist eine Zusammenfassung und Auswertung des „Praktikums Elektronische
Schaltungen“ an der Fachhochschule München, Fachbereich 04 : Elektro- und
Informationstechnik. Er beinhaltet grundlegende Erkenntnisse über Operationsverstärker (OPV)
und OPV-Schaltungen, angefangen vom Nicht-Invertierer und Invertierer bis zu mehrstufigen
Verstärkern.
Die Unterlagen zum Praktikum mit den Angaben zu den Versuchen und den Tabellen mit den
eingetragenen Messwerten finden sich im Anhang.
3 Theoretische Grundlagen des Operationsverstärkers (OPV)
3.1 Vorbetrachtungen
Im Folgenden soll auf die theoretischen Grundlagen des Operationsverstärkers eingegangen
werden. Die Grundlagen wurden aus [1] Seiten 1-1 bis 1-5 entnommen.
Operationsverstärker sind Verstärker mit einem Differenzeingang, großer Spannungsver-stärkung,
hochohmigem Eingangswiderstand und niederohmigem Ausgangswiderstand.
Abbildung 3-1 : Das Schaltsymbol des OPVs und sein Ersatzschaltbild (Modell)
U1D  U1P  U1N
U 2  AUD  U1D  U1P  U1N   AUD
(2-1)
Bedeutung der Indizes :






1 .. Eingang
2 .. Ausgang
U .. bezüglich Spannung
D .. Differenz
P .. „Plus“ –Eingang
N .. „Minus“ –Eingang
Die Gleichung (2-1) besagt: Die Spannung am Ausgang eines idealen OPVs ist der Differenz
seiner Eingangsspannungen proportional. Der gemeinsame Bezugspunkt der Ein- und
-5Ausgangsspannungen ist die sogenannte Masse (Schaltsymbol ein dickerer, kurzer, waagerechter
Strich).
Der Eingangswiderstand r1D verursacht eine Stromentnahme aus den Signalquellen, d.h. er belastet
die Signalquellen U1P und U1D
. Bei heutigen Operationsverstärkern nimmt der
Eingangswiderstand Werte im Bereich von Mega-Ohm an.
3.2 Idealer Operationsverstärker
In vielen Fällen ist die Einführung eines idealisierten Bildes eines elektronischen Bausteins
insbesondere für die Berechung sinnvoll und brauchbar, so auch beim OPV.
Ein Operationsverstärker wird als ideal angesehen, wenn seine
 Spannungsverstärkung AUD gegen unendlich geht
 Eingangswiderstand r1D gegen Null geht
 Ausgangswiderstand r2 gegen Null geht
In Schaltungen verhält sich ein idealer OPV wie folgt:

Beide Eingangsspannungen des OPV müssen gleich sein, damit seine Ausgangsspannung
endliche Werte annehmen kann:
U 2  AUD  U1D  U1D  U 2 / AUD mit AUD   ergibt sich :
U1D  0 oder U1N  U1D
Schon aus dieser Tatsache ergibt sich , dass ein OPV ohne zusätzliche Beschaltung, bis auf
einige Ausnahmen, unbrauchbar ist.

Die Ströme in beiden Eingängen des OPV sind gleich Null:
I1P  I1N  0

Die Ausgangsspannung UL ist vom Lastwiderstand RL unabhängig, ein idealer OPV stellt
mir seinem Ausgang ein ideale, gesteuerte Spannungsquelle dar.
4 OPV in invertierender (INV) und nicht-invertierender (N-INV)
Schaltung
4.1 Prinzipschaltung des INV und N-INV
Invertierer (INV) und Nicht-Invertierer (N-INV) stellen zwei Grundschaltungen des OPVs dar, die
man immer wieder auch in komplexeren Schaltungen mir OPVs vorfindet.
Die Hinführung zu den Grundgleichungen des Invertierers und des Nicht-Invertierers ist in [1]
Seiten 1-3 und 1-5 beschrieben.
-6-
Abbildung 4-1 : INV und N-INV
Die Gleichungen für die Spannungsverstärkung lauten:

Für den Nicht-Invertierer :
AU 
u2 R2

1
u1 R1

Für den Invertierer :
AU 
u2
R
 2
u1
R1
Diese Gleichungen gelten für den idealen OPV, liefern aber auch für reale OPVs gute Ergebnisse.
Entscheidend ist dabei, dass die Verstärkung des OPVs AUD genügend groß ist,
sonst müssen andere Formeln zur Berechung verwendet werden, vgl. dazu 3.3 .
Bei den im Praktikum Elektronische Schaltungen (PES) durchgeführten Messungen an
N-INV und INV stellte sich heraus, dass die Messwerte sehr gut mit den berechneten Werten
überein stimmten:
Spannungsverstärkung
berechnet
gemessen
INV
-10
-10,0
N-INV
11
11,0
Tabelle 3-1: Messwerte Spannungsverstärkung INV und N-INV
Die bei der Messung verwendeten Bauteile und Bauteilwerte finden sich in den PraktikumsVorbereitungs-Unterlagen [2] im Anhang.
4.2 Erweiterte Prinzipschaltung des N-INV
Im folgenden Versuch wurde der N-INV Verstärker mit einem zusätzlichen Widerstand
RZ
=10k nacheinander an den Stellen A bis F gemäß der Schaltung nach Abbildung 3-2 ergänzt.
-7Untersucht wurde an welchen Stellen der zusätzliche Widerstand einen Einfluss auf die
Spannungsverstärkung Au hat :
Abbildung 4-2 : N-INV mit zusätzlichem Widerstand
Die Ergebnisse des Versuchs werden im Folgenden erläutert: (Bauteilwerte vgl. Anhang 1)

RZ an Stelle A,C :
Au ändert sich nicht, da RZ in Reihe zum unendlich hohen Eingangswiderstand des
idealen OPV liegt und somit keine Bedeutung hat

RZ an Stelle B :
Au ändert sich nicht, da RZ zwischen den Eingängen des OPVs liegt, an denen beim idealen
OPV Spannungsdifferenz 0V vorliegt. Dies ist auf die unendliche Spannungsverstärkung
des idealen OPV zurückzuführen

RZ an Stelle D :
RZ ist parallel zu R1 und muss deshalb in die Berechnung der Spannungsverstärkung
miteinbezogen werden :
AU 
u2
R2
R  RZ

 1  R2  1
 1  14.4
u1 R1 || RZ
R1  RZ

RZ an Stelle E :
Au ändert sich nicht, da die Ausgangspannung des OPVs lastunabhängig ist,
solange er nicht die Aussteuerungsgrenze erreicht

RZ an Stelle F :
RZ bildet mit RL einen Spannungsteiler. Für Au ergibt sich deshalb :
AU 

u2  R2
RL
   1 
 1.98
u1  R1
R

R
Z
 L
Die gemessenen Werte finden sich in im Anhang 1, Seite 8, Tabelle 1-2.
-8-
4.3 Einfluss des Signal-Quellen-Widerstandes auf die Spannungsverstärkung
Der Innenwiderstand der Signalquelle soll nun endliche Werte annehmen. Die Quellenspan-nung
bleibt wie im Versuch mit INV und N-INV, Abschnitt 2.1 ( uQ  100 mV, f  200 Hz) .
Bei der Messung zeigte sich, dass der Quellenwiderstand beim N-INV keinen, beim INV aber
erheblichen Einfluss auf die Verstärkung hat. Dies erklärt sich aus den unterschiedlichen
Eingangswiederständen der Verstärkerschaltungen:

Beim N-INV geht die Signalquelle direkt an den „Plus“-Eingang des OPVs, dieser hat
beim idealen OPV einen unendlich hohen Widerstand, der Widerstand der Signalquelle
wird also bedeutungslos.

Beim Invertierer dagegen stellt der Widerstand R1 den Eingangswiderstand dar, die
Spannungsverstärkung bezogen auf die Signalquelle berechnet sich wie folgt:
u2
R1
R

 2
uQ
R1  RQ R1
Die gemessenen Werte finden sich in im Anhang 1, Seite 8, Tabelle 1-3.
4.4 Einfluss des Lastwiderstandes
4.4.1 Spannungsverstärkung in Abhängigkeit von der Last beim idealen OPV
Verändert man beim Verstärker, im Praktikum N-INV, den Lastwiderstand RL und beobachtet die
Ausgangsspannung am Oszilloskop erkennt man, dass RL
keinen Einfluss auf die
Spannungsverstärkung AU ausübt, solange die Ausgangsspannung des OPVs nicht begrenzt wird.
Die Aussteuerungsgrenze ist beim nichtidealen OPV jedoch sehr wohl abhängig von R L,
vgl. 3.4.2.
Abbildung 4-3 : Ausgangskreis der Schaltung mit OPV
-9-
4.4.2 Aussteuerungsgrenze in Abhängigkeit von der Last
Ermittelt man die Aussteuerungsgrenzen des N-INV in Abhängigkeit des Lastwiderstands RL,
ergibt sich der in Abbildung 3-4 (r2OPV=0) dargestellte Zusammenhang.
(Versuchsdurchführung vgl. Anhang 1, Seite 3.)
Abbildung 4-4 : Erreichbare Amplitude der Ausgangsspannung in Abhängigkeit vom Lastwiderstand R L
Parameter ist der Ausgangswiderstand r2OPV=0 oder 1k 
Lastwiderstand RL in kΩ
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
2,0
2,2
Amplitude der
r2OPV=0
0,0
3,4
6,9
8,8
9,4
9,6
9,6
9,7
9,8
9,8
9,8
u2 in V
r2OPV=1kΩ
0,0
1,7
3,7
5,2
6,4
7,4
8,0
8,5
9,0
9,3
9,5
Tabelle 3-2 : Messwertetabelle zu Abb. 3-4
Man erkennt, dass der OPV bei kleiner werdendem RL immer früher die Aussteuerungsgrenze
erreicht. Dies erklärt sich aus der Strombegrenzung, die der OPV intern hat. Wird R L verringert
muß der OPV einen größeren Strom am Ausgang liefern, um die Ausgangsspannung aufrecht zu
erhalten. Wird der Stromwert vom OPV begrenzt, geht der OPV in die Aussteuerungsgrenze.
Ergänzt man die Schaltung am Ausgang des OPVs mit einem Widerstand r2OPV =1k  gemäß
Abbildung 3-3, so ergibt sich der in Abbildung 3-4 (r2OPV=1k  ) dargestellte Kurvenverlauf. Die
Aussteuerungsgrenze des N-INV hat sich nach unten verschoben. Dies sollte beim Entwurf von
Schaltungen berücksichtigt bzw. vermieden werden.
- 10 -
4.4.3 Spannungsverstärkung in Abhängigkeit von der Last
Die Untersuchungen in Abschnitt 3.4.1 ergaben, dass die Spannungsverstärkung AU=u2/u1 vom
Lastwiderstand unabhängig ist, solange die Ausgangsspannung des OPVs nicht begrenzt wird.
Abschließend zum 3. Abschnitt wurde untersucht, ob ein endlicher Ausgangswiderstand r2OPV des
OPV oder vielleicht der Ausgangswiderstand r2N-INV der Operationsschaltung einen Einfluss auf
die Spannungsverstärkung u2/u1 ausüben kann. Das Ergebnis ist in Abbildung 3-5 dargestellt:
Abbildung 4-5 : Simulation der endlichen Ausgangswiderstände des OPVs (links) und des N-INV
(rechts) mit den dazugehörigen Ersatzschaltbildern
Verstärkers

r2OPV befindet sich im Rückkopplungszweig und hat deshalb keinen Einfluss

r2N-INV bildet mit RL einen Spannungsteiler, weshalb er in der Berechung der Verstär-kung
AU=u2/u1 berücksichtigt werden muß
- 11 -
5 Mehrstufige Verstärker
5.1 Vorüberlegungen zu in Kette geschalteten Verstärkern
Wie in [2] Seite 7 beschrieben gilt:
Verstärkerstufen, wie im Allgemeinen alle Zweitore, können gemäß Abbildung 4-1 in Kette
geschaltet werden. In dieser Anordnung wird die Ausgangsspannung einer beliebigen Stufe zur
Signalquelle der Folgestufe, ( u2 N  u1( N 1) ). Somit wird der Ausgangswiderstand jeder Stufe zum
Quellenwiderstand der Folgestufe, ( r2 N  rQ ( N 1) ). Außerdem wird der Eingangswiderstand jeder
Stufe zum Lastwiderstand der Vorgängerstufe, ( r1( N 1)  rLN ).
Das Quellensignal wird auf diese Art und Weise von einer zur nächsten Stufe weitergereicht, bis
es am Ende der Kette den Lastwiderstand erreicht hat.
Abbildung 5-1 : Mehrstufige Verstärker. Für die Stufe N gilt: u1N  u2 ( N 1) , r1 N  rL ( N 1) , r2 N  rQ ( N 1)
Die Gesamtübertragungsfunktion des mehrstufigen Verstärkers ergibt sich als Produkt der
Teilübertragungsfunktionen. Aus der Abbildung 4-1 folgt für den dreistufigen Verstärker mit
u1  u1( N 1) und u2  u2 ( N 1) :
AUG 
u2
u1( N 1)

u2 N u2( N 1)

 AU ( N 1)  AUN  AU ( N 1)
u1N
u1
20 lg AUG  20 lg AU ( N 1)  20 lg AUN  20 lg AU ( N 1)
Im logarithmischen Maß wird daraus die Summe der Übertragungsmaße aU in dB (Dezibel):
aUG  aU ( N 1)  aUN  aU ( N 1)
- 12 -
5.2 N-INV und INV in wechselnder Reihenfolge
Als erster grundliegender Versuch wurden im Praktikum ein N-INV und ein INV in Kette
geschaltet, vgl. Abbildung 4-2, dabei ergeben sich vier Möglichkeiten, vgl. Tabelle 4-1.
Abbildung 5-2 : Zweistufiger Verstärker bestehend aus INV und N-INV Verstärkern gemäß Abb. 4-1
Bei der Messung ergaben sich die Werte nach Tabelle 4-1, die im folgenden erklärt werden:
Anordnung der Stufen
u1/uQ
u12/u1
u2/u12
u2/uQ
A: N-INV
berechnet
1
11
-10
-110
B: INV
gemessen
1
10,9
-10,2
111,1
A: INV
berechnet
0,254
-10
11
-27,94
gemessen
0,23
-10,2
11,1
-26,0
B: N-INV
Tabelle 4-1 : Spannungsübertragungen des zweistufigen Verstärkers nach Abb. 4-2
Die in der Tabelle 4-1 eingetragenen berechneten Werte erhält man wie folgt:

A: N-INV, B: INV :
Die Verstärkungen der Einzelstufen multiplizieren sich:
R
  R 
u2 u1 u12 u2



 1   21  1    22   1  11  ( 10)  110
uQ uQ u1 u12
 R11   R12 
Bezeichnung der Widerstände vgl. Abbildung 4-3, Werte der Widerstände vgl. [2]

A: INV, B: N-INV :
Die Verstärkungen der Einzelstufen multiplizieren sich, außerdem muss
Quellenwiderstand berücksichtigt werden, da die Quelle an den Nichtinvertierer geht,
der
- 13 -
dessen Eingangswiderstand R11 ist:
u2 u1 u12 u2  R11   R21   R22 
  0,254  11  ( 10)  27,94





 1   
uQ uQ u1 u12  R11  RQ   R11
R
12 
 
Bezeichnung der Widerstände vgl. Abbildung 4-3, Werte der Widerstände vgl. [2]
5.3 Erweiterte Schaltung des zweistufigen Verstärkers
Bei diesem Versuch soll ähnlich wie in 3.2 untersucht werden wie sich ein zusätzlicher
Widerstand an verschiedenen Stellen des zweistufigen Verstärkers auswirkt.
Die Anordnung der Stufen erfolgt so, dass Stufe A zum N-INV und Stufe B zum INV wird, vgl.
Abbildung 4-3. Der gesamte Verstärker wird an den Stellen X und Y abwechselnd mit einem
Widerstand RZ =330k ergänzt:
Abbildung 5-3 : Verstärkerkette, bestehend aus N-INV und INV Verstärker, ergänzt mit einem
Widerstand an an den Stellen X bzw. Y
Führt man die Messung mit dem zusätzlichen Widerstand durch, so stellt man fest, daß der RZ an
der Stelle X keinen, dagegen an der Stelle Y tiefgreifenden Einfluss auf die Spannungsverstärkung
ausübt, vgl. Tabelle 4-2.
Diese Erkenntnis läßt sich folgendermaßen erklären:

RZ an X : RZ stellt lediglich eine zusätzliche Last für die erste Stufe, den N-INV
Verstärker, dar. Somit ändert sich weder das Potential am Ausgang der ersten Stufe noch
das am Eingang der Zweiten. Folglich beeinflusst RZ die Spannungsverstärkung nicht.

RZ an Y : Hierbei hilft eine neue Betrachtungsweise der Schaltung:
Die beiden in Kette geschalteten Verstärker lassen sich zu einem Verstärker
zusammenfassen, wobei dieser die Eigenschaften eines Nicht-Invertierers hat und eine
- 14 endliche Spannungsverstärkung AUD  110 besitzt. Als Rückkopplungsnetzwerk sind
folglich RZ und der Quellenwiderstand RQ aufzufassen.
Da es sich bei dem Ersatz-Verstärker um einen N-INV mit endlicher
Spannungsverstärkung, ist folgende Formel für die Berechnung der Spannungsverstärkung zu verwenden:
AUI  
RY

RY  RQ
AUD
RQ
 AUD
RQ  RY

330k

330k  10k
110
 25,2
10k
 110
10k  330k
Diese Formel berücksichtigt die endliche Spannungsverstärkung des Ersatz-Verstärkers,
vgl. [1] Seite 1-21.
Rechnet man zum Vergleich mit AUD   anstatt AUD  110 ergibt sich als
Spannungsverstärkung:
AUI '  
RY
330k

 33
RQ
10k
Der Wert weicht also erheblich von dem zuvor berechneten, korrekten Wert ab.
Zusätzlicher Widerst. RZ =330kOhm
ohne RZ
am Ort X
am Ort Y
berechnet
-110
-110
-25,2
gemessen
-109
-108
-24,7
AUQ=u2/uQ
Tabelle 4-2 : Spannungsverstärkung der modifizierten Schaltung nach Abb. 4-3
- 15 -
5.4 Einfluss der endlichen Eingangs- und Ausgangswiderstände auf die
Signalübertragung
5.4.1 Direkte Verbindung zwischen den Stufen
Bei der Übernahme des Signals an der Nahtstelle zwischen zwei Stufen kommt es wegen der
endlichen Eingangs- und Ausgangswiderstände zur Spannungsteilung. Dies hat eine Herabsetzung
der Gesamtverstärkung zur Folge. Abbildung 4-4 veranschaulicht diesen Effekt.
Abbildung 5-4 : Signalübertragung an der Nahtstelle zwischen zwei Verstärkerstufen
Für die Stufe A wurde im Versuch der N-INV Betrieb und ein Ausgangswiderstand von r2A=1k
gewählt. Die Stufe B wurde abwechselnd als INV und N-INV betrieben.
Die Messwerte finden sich in Tabelle 4-3:
Anordnung
r2A
A: N-INV
0
11,0
-
9,9
-
108,9
1k
11,0
-
7,7
-
84,7
A: N-INV
0
11,0
10,9
119,9
B: N-INV
1k
11,0
10,9
119,9
B: INV
u12/u1
u2/u12
u2/uQ=u2/u1
Tabelle 4-3 : Spannungsverstärkung des zweistufigen Verstärkers mit Kopplung nach Abb. 4-4
Die Messwerte sind rechnerisch leicht nachvollziehbar:
Ist die Stufe B ein N-INV spielt der Ausgangswiderstand r2A der Stufe A keine Rolle, da er im
Verhältnis zum Eingangswiderstand des N-INV von Stufe B vernachlässigbar klein ist. Die
Berechnung läuft analog 4.2.
Wird für die Stufe B der INV gewählt, muss dessen endlicher Eingangswiderstand berücksichtigt
werden. Falls r2A=0 ist erfolgt die Berechnung analog 4.2.
- 16 -
Wird r2A=1k gewählt, muss der parasitäre Spannungsabfall an ihm berücksichtigt werden: r2A
und der Eingangswiderstand des INV, r1B , bilden einen Spannungsteiler:
 R21   R22   R12 
 3,4k 

  
  11   10  
 1   
  85
 3,4k  1k 
 R11   R12   R12  r2 A 
5.4.2 RC-Tiefpass zwischen den Stufen
Im letzten Versuch dieses Praktikums wird nun zwischen die Stufen A und B ein RC-Tiefpass
1.Ordnung gemäß Abbildung 4-5 eingefügt. Um die Messwerte anschaulich darzustellen, ist es
sinnvoll den Betragsfrequenzgang AU  u2 / uQ als Bode-Diagramm zu zeichnen. Dabei ist der
Frequenzgang hinreichend genau vermessen, wenn lediglich die Verstärkung AU 0 bei sehr
niedrigen Frequenzen und die 3-dB Grenzfrequenz f G ermittelt wird. Damit kann der
asymptotische Verlauf mit zwei Geraden bestätigt werden, vgl. Abb. 4-6.
Abbildung 5-5 : zweistufiger Verstärker mit zwischengeschaltetem RC-Tiefpass
Abbildung 5-6 : Konstruktion des Bode-Diagramms aus zwei Messwerten:
AU 0 und f G
- 17 Der zu messende Frequenzgang AU ( f )  u2 / uQ wurde für folgende drei
Verstärkerkonfigurationen ermittelt:
Variante
1
2
3
r2A
0
0
1k
Stufe A
N-INV
N-INV
N-INV
Stufe B
N-INV
INV
INV
Tabelle 4-4 : Verstärkerkonfigurationen
Vorbereitend für alle drei Varianten wurden die 3-dB Grenzfrequenz f G und das
Verstärkungsmaß au 0 berechnet:
allgemein: f G 
1
, wobei  die Zeitkonstante des RC-Glieds ist.
2  
In der Verstärkerschaltung ergibt sich für f G demnach:
fG 
1
2  CTP  r1B ( r2 A  RTP ) 
(4-1)
Die Übertragungsfunktion des Tiefpasses ATP   ergibt sich zu :
ATP   
u 2TP u1B
1


u1TP u 2 A 1  ( r2 A  RTP )  ( jC  g1B )
und für   0 ergibt sich : ATP   0 
1
1

1  ( r2 A  RTP )  g1B 1  ( r2 A  RTP )
r1B
(4-2)
Das Übertragungsmaß aU 0 errechnet sich aus:
aU 0  20  log( ATP  AVerst. )
(4-3)
wobei AVerst. das Produkt aus den Spannungsverstärkungen der beiden einzelnen Verstärkerstufen
ist.
- 18 Beispielrechung für Variante 3:
Für Variante 3 ist r1B  3,4k (Eingangswiderstand des INV), r2 A  1k , RTP  1k und
C  27nF :
aus Gleichung (4-1) ergibt sich :
fG  4,68kHz
aus Gleichung (4-2) erhält man :
ATP  0,63
daraus folgt nach Gleichung (4-3) :
aU 0  36,8dB
Die Ergebnisse für die anderen Varianten erhält man analog:
berechnetes Verstärkungsmaß aU0
berechnete Grenzfrequenz fG
Variante 1 Variante 2 Variante 3
41,7dB
38,6dB
36,8dB
5,9kHz
7,63kHz
4,68kHz
Tabelle 4-5 : Rechenwerte für das Bode-Diagramm
Aus diesen Werten lässt sich das Bode Diagramm zeichnen, Abbildung 4-7:
Abbildung 5-7 : Bode-Diagramm des Verstärkungsmaßes der Verstärkeranordnung nach Abb. 4-5
- 19 -
6 Ausblick
Dieser Bericht soll grundliegende Einsichten in die Funktionsweise und die Eigenschaften von
Operationsverstärkern und OPV-Schaltungen geben. In allen Versuchen wurden ideale
Operationsverstärker der Berechnung zugrunde gelegt, was zu gut genäherten Ergebnissen führte.
Allerdings kann es durchaus nötig werden die Fehlgrößen des realen OPVs zu berücksichtigen.
Dies wird unter Anderem Thema des nächsten Praktikumberichts sein !
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