EK1_P1_2012_03_26 - baumberger hochfrequenzelektronik

Elektronik 1
Kurztest 1:
26. März 2012
NAME:
Zeit: 45 Minuten
2 Seiten eigene Zusammenfassung und Taschenrechner erlaubt
PC und Handy nicht erlaubt
Die pro Teilaufgabe erreichbare Punktzahl ist in eckigen Klammern (z. B. <3P>) angegeben.
Sie müssen für die Note 6 nicht die volle Punktzahl erreichen.
Tipps: Zuerst alle Aufgaben durchlesen und mit der einfachsten beginnen
Geben Sie keine Auswahlsendungen: Falsche Antworten in Listen geben Abzug!
Die meisten Teilaufgaben sind unabhängig voneinander lösenbar.
1. Ideale Operationsverstärker
a)
Nennen Sie drei wichtige Eigenschaften eines idealen Operationsverstärkers und geben
Sie eine kurze Beschreibung in Worten! <3P>
2. Invertierender Verstärker
a)
Wie gross ist die Spannungsverstärkung vU = Uaus/Uein unter der Annahme, dass der
Operations-Verstärker ideal ist? <3P>
Die Werte der Widerstände sind wie folgt: R1 = 10 k, R2 = 150 k
b)
Geben Sie die in Aufgabe a) berechnete Verstärkung in dB an! <3P>
c)
Berechnen Sie den Eingangswiderstand der Schaltung! Rein = Uein/Iein <3P>
d)
Wie verändert sich die Verstärkung des Verstärkers, wenn an den invertierenden
Eingang des Operationsverstärkers ein Widerstand R3 = 1 k gegen Masse geschaltet
wird (s. Schema unten)? <3P>
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3. Schmitt-Trigger
Bei der folgenden Schaltung handelt es sich um einen invertierenden Schmitt-Trigger. Der
Operationsverstärker ist mit VCC+ = +10 V und VCC- = 0 V gespeist (single supply). Er ist ideal
und sein Ausgang kann die Versorgungsspannungen ohne Restspannung erreichen. Die
Widerstandswerte sind R1 = 100 k und R2 = 400 k.
a)
Bei welchen Eingangsspannungen Uein1 und Uein2 schaltet der Schmitt-Trigger um?
Gefragt sind also die Schaltschwellen für die beiden Zustände. <3P>
b)
Geben Sie eine alternative Schaltung an, die ohne die Hilfsspannung Um auskommt und
die selben Schaltschwellen aufweist! <3P>
4. Integrator
Bei der folgenden Schaltung handelt es sich um einen Integrator mit einem idealen
Operationsverstärker. Werte: R = 10 k, C = 100 nF
a)
Die Eingangsspannung Uein sei während 4 ms +0.5 V, vorher und nachher konstant 0 V
(also ein Rechteckpuls: s. Diagramm unten). Wie gross ist die Ausgangsspannung nach
dem Puls, wenn die Anfangsladung des Kondensators 0 Coulomb betrug? Skizzieren
Sie auch den Spannungsverlauf von Uaus während des Pulses. <3P>
b)
Was geschieht, wenn die Eingangsspannung Uein konstant 0 V ist und in beide
Operationsverstärkereingänge ein konstanter Gleichstrom (bias current, also eine
Nichtidealität des Operationsverstärkers) IN = IP = +0.1 A hineinfliesst? Machen Sie
eine qualitative und eine quantitative Aussage! <4P>
c)
Was könnte man schaltungstechnisch gegen die in Teilaufgabe a) beschriebene
Erscheinung tun? <2P>
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