Laborversuch: OPV Grundschaltungen - Carl-Engler

Physikalisches Praktikum
Laborversuch:
1
Carl-Engler-Schule Karlsruhe
BS, BK, FS
OPV Grundschaltungen
Grundlagen
Der Operationsverstärker (OPV) hat seinen Namen von den Rechenoperationen, die mit ihm in
einem Analogrechner durchgeführt werden können. Es sind hier fünf Grundschaltungen aufgeführt,
deren unterschiedlichen Eigenschaften untersucht werden sollen.
Der OPV-Baustein verstärkt die Differenz zwischen seinen beiden Eingängen mit einem Faktor 10 5
bis 107. Er ist so sehr unstabil. Durch die äußere Beschaltung wird die Verstärkung stark reduziert
und das Verhalten der Schaltung bestimmt. Der ideale Verstärker wird durch seinen (für alle
Frequenzen konstanten) Verstärkungsfaktor beschrieben.
2
Aufgaben
2.1
Spannungsfolger (Impedanzwandler)
Bauen Sie die Schaltung auf und bestimmen
Sie
den
Verstärkungsfaktor
bei
verschiedenen
Eingangsspannungen.
Ermitteln Sie die Grenzen konstanter
Verstärkung.
Bestimmen Sie den Eingangs- und den
Ausgangswiderstand.
2.2
Invertierender Verstärker
Bauen Sie die Schaltung auf und
nehmen Sie die Verstärkerkennlinien
bei
drei
verschiedenen
Verstärkungen auf. Ermitteln Sie
jeweils die Grenzen konstanter
Verstärkung.
2.3
Nichtinvertierender
Verstärker
Bauen Sie die Schaltung auf und
nehmen
Sie
die
Verstärkerkennlinien
bei
drei
verschiedenen Verstärkungen auf.
Ermitteln Sie jeweils die Grenzen
konstanter Verstärkung.
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Geßler / Müller
Nov 2010
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Physikalisches Praktikum
2.4
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BS, BK, FS
Addierer
Bauen Sie die Schaltung auf und
prüfen Sie für drei verschiedene
Kombinationen
von
Eingangsspannungen
das
Additionsverhalten.
2.5
Komparator
Bauen Sie die Schaltung auf und
untersuchen Sie deren Verhalten.
2.6
Hinweise und Links
Anschlussplan
Bei allen Schaltungen hier wird der OPV an eine bipolare Spannung von +/- 15V angeschlossen
(Masseverbindung zum Netzteil nicht vergessen!).
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Eingangswiderstand
Messen Sie an einem hochohmigen Spannungsteiler aus zwei gleich großen Widerständen die
Gesamtspannung und die beiden Teilspannungen mit einer Kombination aus Verstärker und
Voltmeter (als einheitliches Messgerät). Wenn der Spannungsteiler sehr hochohmig ist, ergeben die
Teilspannungen zusammen weniger als die Gesamtspannung, weil der Eingangswiderstand des
Verstärkers die Schaltung belastet. Daraus lässt sich der Eingangswiderstand des Verstärkers
bestimmen.
Ausgangswiderstand
Belasten Sie bei konstanter Eingangsspannung (z.B. 1V) den Ausgang mit verschiedenen
Widerstandswerten. Ändert sich die Spannung bei zwei verschiedenen Belastungswiderständen, so
kann aus der Änderung des Stroms und der Änderung der Spannung der Ausgangswiderstand des
Verstärkers berechnet werden. Die Formel für Ri muss nur die Grössen R1, R2, U1 und U2 enthalten.
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