Summierender Operationsverstärker Welche Spannung erhält man
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TG 17 2 1 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN OPERATIONSVERSTÄRKER Summierender Operationsverstärker Welche Spannung erhält man am Ausgang eines summierenden Operationsverstärkers, wenn die Eingangsspannungen U e1 = U e 2 = 0 ,8 V betragen, die Widerstände R11 = R12 = 10 kΩ sind und ein Rückkopplungswidwerstand von R2 = 10 kΩ eingesetzt wird? R2 R11 R12 U e1 Ue2 + Ua 14. Dezember 2014 www.ibn.ch Version 4 TG 17 2 2 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN OPERATIONSVERSTÄRKER Summierender Operationsverstärker Welche Spannung erhält man am Ausgang eines summierenden Operationsverstärkers, wenn die Eingangsspannungen U e1 = U e 2 = U e 3 = 1,0 V betragen, die Widerstände R11 = R12 = U13 = 10 kΩ sind und ein Rückkopplungswidwerstand von R2 = 10 kΩ eingesetzt wird? R11 R2 R12 R13 U e1 Ue2 Ue3 + Ua 14. Dezember 2014 www.ibn.ch Version 4 TG 17 2 3 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN OPERATIONSVERSTÄRKER Integrator Zeichnen Sie im Diagramm unten den zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannung U a = f (t ) des dargestellten integrierenden Operationsverstärkers für die gegebene Eingangsspannung U e . C2 R13 R1 = 10kΩ C 2 = 250nF + Ue Ua Angaben zum Diagramm: 2 Karos =ˆ 1 Div U e (ROT), U a (GRÜN) Spannungsmassstab U e ( 1V /Div), U a ( 2V /Div) Zeitmassstab 5ms /Div U Ua 0 Ue 14. Dezember 2014 www.ibn.ch t Version 4 TG 17 2 4 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN OPERATIONSVERSTÄRKER Integrator Zeichnen Sie im Diagramm unten den zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannung U a = f (t ) des dargestellten integrierenden Operationsverstärkers für die gegebene Eingangsspannung U e . C2 R13 R1 = 33kΩ C 2 = 100nF + Ue Ua Angaben zum Diagramm: 2 Karos =ˆ 1 Div U e (ROT), U a (GRÜN) Spannungsmassstab U e ( 1V /Div), U a ( 2V /Div) Zeitmassstab 5ms /Div U Ue t 0 14. Dezember 2014 www.ibn.ch Version 4 TG 17 2 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN OPERATIONSVERSTÄRKER Integrator Zeichnen Sie im Diagramm unten den zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannung U a = f (t ) des dargestellten integrierenden Operationsverstärkers für die gegebene Eingangsspannung U e . C2 R13 R1 = 25kΩ C 2 = 100nF + Ue Ua Angaben zum Diagramm: 2 Karos =ˆ 1 Div U e (ROT), U a (GRÜN) Spannungsmassstab U e ( 1V /Div), U a ( 2V /Div) Zeitmassstab 5ms /Div U 0 Ue t Ua 14. Dezember 2014 www.ibn.ch Version 4 TG 17 2 6 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN OPERATIONSVERSTÄRKER Aussentemperaturfühler LM335 Es soll eine Temperaturanzeige realisiert werden, welche im gegebenen Temperaturbereich ( ϑ = −54°C bis ϑ = +74°C ) arbeiten soll. Der Ausgang des LM335 änderrt sich um + 10mV / °C . Der Eingang der Temperaturanzeige muss zwischen 1V und 10V liegen. Diese Anpassung soll mit einem nichtinvertierenden Operationsverstärker realisiert werden. Es muss als die Verstärkung gerechnet werden sowie der Widerstand R2 , wenn der Widerstand mit R1 = 1kΩ angenommen wird. Machen Sie eine Skizze der Schaltung mit allen Bauteilen und Beschriftungen. TO92 SO8 Fr. 8.75 TO46 Kenndaten und Einsatzbereich +10 mV/°K ϑ = −54°C bis ϑ = +74°C Ua = V ⋅Ue V= 14. Dezember 2014 www.ibn.ch Ua R = 1+ 2 Ue R1 Version 4 TG 17 2 7 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN OPERATIONSVERSTÄRKER Nichtinvertierender Operationsverstärker Gegeben ist ein nichtinvertierender Verstärker. a) Der Eingangswiderstand des nichtinvertierenden Verstärkers ist ______________? b) Berechnen Sie die Ausgangsspannung U a mit R1 = 1kΩ , R2 = 22kΩ und U e = 500mV 14. Dezember 2014 www.ibn.ch Version 4 TG 17 2 8 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN OPERATIONSVERSTÄRKER Nichtinvertierender Operationsverstärker Gegeben ist ein nichtinvertierender Verstärker. a) Wie gross ist die Spannungsdifferenz zwischen invertierendem und nichtinvertierendem Eingang im eingependelten Zustand ? b) Welche Spannung wird über R2 gemessen ? c) Welcher Strom fliesst durch R2 ? d) Berechnen Sie die Ausgangsspannung U a mit R1 = 1kΩ , R2 = 22kΩ und U e = 1V e) Nennen Sie eine weitere Bezeichnung für den nicht invertierenden Verstärker. 14. Dezember 2014 www.ibn.ch Version 4 TG 17 2 9 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN OPERATIONSVERSTÄRKER Invertierender Operationsverstärker Gegeben ist ein invertierender Verstärker. a) Welche Formel wenden Sie für die Berechnung des invertierenden Verstärkers gemäss untenstehendem Schema an ? b) Berechnen Sie die Ausgangsspannung U a mit R1 = 1kΩ , R2 = 22kΩ und U e = 1V c) Welche Spannung wird zwischen dem invertierenden und dem nicht invertierenden Eingang im statio-nären Zustand gemessen ? d) Auf welchem Potential liegt der invertierende Eingang im stationären Zustand ? 14. Dezember 2014 www.ibn.ch Version 4 TG 17 2 10 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN OPERATIONSVERSTÄRKER Invertierender Operationsverstärker Gegeben ist ein invertierender Verstärker. a) Berechnen Sie die Ausgangsspannung U a mit R1 = 10kΩ , R2 = 100kΩ und U e = −1V b) Welche Aussage trifft zu ? I R1 < I R 2 I R1 = I R 2 I R1 = 10 ⋅ I R 2 c) Welcher Strom fliesst durch R1 ? d) Welcher Spannungsabfall wird zwischen über R1 und R2 gemessen ? 14. Dezember 2014 www.ibn.ch Version 4 TG 17 2 TG 17.2 101 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN OPERATIONSVERSTÄRKER Frage Mit einer externen Beschaltung (siehe Abbildung 1) kann die sehr hohe Leerlaufverstärkung Vo eines Operationsverstärkers auf den Wert V verkleinert werden. Bei dieser Beschaltung handelt es sich um eine: a) Rückkopplung b) Mittkopplung c) Entkopplung d) Ankopplung e) Gegenkopplung TG 17.2 102 Frage Wenn die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers in Abbildung 1 innerhalb der Speisespannung liegt und der Operationsverstärker nicht begrenzt, hat die Spannung Ud einen Wert in der Grösse von: a) b) c) d) e) TG 17.2 103 ±1V ±1mV ± einige V ± einige µ V ±1mV bis max. ±12V +12V -12V Abbildung 1: Frage Wie wird der Punkt S in der abgebildeten Schaltung (Abbildung 1) bezeichnet? +12V -12V Abbildung 1: TG 17.2 104 Frage Welche Aussagen treffen für die eingezeichneten Ströme in der Abbildung 1 zu? a) I1 = I 2 b) I 2 = − I1 c) I In kann in den meinsten Anwendungen vernachlässigt werden. d) I In = I1 (Ausgleichsstrom zur Masse) e) Nach der 1. Kirchhoffschen Regel ist die Summe aller Ströme im Punkt S = 0 14. Dezember 2014 www.ibn.ch Version 4 TG 17 2 TG 17.2 105 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN OPERATIONSVERSTÄRKER Frage Der Eingangswiderstand Re ( Re = U e / I1 ) der abgebildeten Schaltung (Abbildung 1) ist: +12V a) Re immer höher als 1 MΩ b) Re = R1 -12V c) Re = R1 + R2 d) Re = ( R1 ⋅ R2 ) /( R1 + R2 ) Abbildung 1: e) Re ist hauptsächlich abhängig vom verwendeten Operationsverstärker TG 17.2 106 Frage Für die Spannungsverstärkung V der Schaltung (Abbildung 1) sind folgende Aussagen richtig: a) Die Verstärkung kann kleiner als |1| sein b) V = −( R1 / R2 ) +12V -12V c) V = −( R2 / R1 ) d) V = 1+ ( R2 / R1 ) Abbildung 1: TG 17.2 107 e) V = U a / U e Frage Gegeben: R1 = 10 kΩ , R2 = 120 kΩ , U e = −0 ,5V Gesucht: Ausganggsspannung U a a) U a = 0 ,6V b) U a = −0 ,6V c) U a ist am positiven Anschlag also auf etwa +11 ....12V d) U a = 6V e) U a = −6V TG 17.2 108 Frage Alle realen Operationsverstärker haben nicht 100% symmetrische Eingänge. Um den Ausgang genau auf 0V einzustellen muss man daher eine kleine Spannungsdifferenz an die Eingänge anlegen damit diese Unsymmetrie kompensiert wird. Wie nennt man diese Spannung (englisch) 14. Dezember 2014 www.ibn.ch Version 4 TG 17 2 TG 17.2 109 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN OPERATIONSVERSTÄRKER Frage U e sei eine sinusförmige Wechselspannung mit einer Frequenz von 50Hz. R1 = R2 = 10 kΩ . Welche Phasenverschiebung hat U a bezogen auf U e in diesem Fall? a) b) c) d) e) TG 17.2 110 90° −90° 180° −180° 45° ( 3 dB − Punkt ) Frage Gegeben: R1 = 10 kΩ , R2 = 33 kΩ , I1 = −0 ,2 mA Gesucht: Ausganggsspannung U a a) U a ist am positiven Anschlag ( 10 ....12V ) b) U a = 8 ,6V c) U a = −8 ,6V d) U a = −6 ,6V e) U a = 6 ,6V TG 17.2 111 TG 17.2 112 Frage Welche der dargestellten OPV-Schaltungen arbeitet als nichtinvertierender Spannungsverstärker? a) b) c) d) Frage Die gegebene Schaltung eines RC-Generators ist fehlerhaft. Welche Antwort enthält hierzu die richtige Antwort? R4 muss durch einen Kondensator ersetzt werden Der Phasenschieber muss aus vier RC-Gliedern bestehen Die Eingänge des Operationsverstärker sind vertauscht R5 muss durch einen Kondensator ersetzt werden 14. Dezember 2014 www.ibn.ch Version 4 TG 17 2 TG 17.2 113 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN OPERATIONSVERSTÄRKER Frage Welche der gegebenen Aussagen zur dargestellten Schaltungen ist richtig? Die Spannung U 12 wird integriert, wenn S2 geschlossen und S1 geöffnet ist Beim Öffnen von S1 und Schliessen von S2 liegt am Ausgang sofort die U 2 Die Spannung U11 wird integriert, wenn S1 geöffnet und S2 geschlossen wird Die Schaltung differenziert die Spannung, wenn S1 geschlossen und S2 geöffnet wird TG 17.2 114 Frage Welche Operationsverstärker-Schaltung ist in der Abbildung dargestellt? Berechnen Sie den Wert des Widerstandes R K ! RK ∞ - TG U2=10V RQ=10kΩ U1=2V + Frage 17.2 115 TG Frage 17.2 116 14. Dezember 2014 www.ibn.ch Version 4 TG 17 2 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN OPERATIONSVERSTÄRKER Frage 17.2 117 TG Frage 17.2 118 TG Frage 17.2 119 TG Frage 17.2 120 14. Dezember 2014 www.ibn.ch Version 4
