Übungsblatt 1

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Übungen zur Vorlesung Elektronik
Blatt 1
Übungsleiter: P. Jasinski im SS 2010
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Abgabe: Freitag 23.04 14:00 Uhr
Aufgabe 1 (5 Punkte)
Gegeben sei das folgende Netzwerk mit einem idealen Operationsverstärker (OP).
Zu zeigen ist, dass es sich um eine ideale Stromquelle handelt, d.h. dass der Strom Ia
unabhängig von der Last RL ist:
1. Wie hängt die Eingangsspannung U+ am OP von den Widerständen R1 , R2 und der
Spannung U1 ab unter der Annahme, dass kein Strom in den OP-Spannungseingang
fließt? (Tipp: Spannungsteiler)
2. Wie hängt die Ausgangsspannung Ua am OP mit dem Ausgangsstrom Ia , dem Lastwiderstand RL und dem Widerstand R3 zusammen, wenn kein Strom in den OPSpannungseingang fließt?
3. Wie hängt die Eingangsspannung U− am OP von den Widerständen R3 , RL und der
Spannung Ua ab unter der Annahme, dass kein Strom in den OP-Spannungseingang
fließt?
4. Bei negativer Rückkopplung gilt am idealen OP U+ = U− . Was folgt damit für den
Ausgangsstrom Ia ?
5. Gegeben seien R1 = R2 = 1kΩ und U1 = 10V . Wir möchten nun einen konstanten
Strom Ia = 1mA haben. Welchen Widerstand muss R3 dafür haben?
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Aufgabe 2 (5 Punkte)
Simulieren Sie die Schaltung aus Aufgabe 1 in Abhängigkeit der Zeit (Time Domain).
Bennen Sie bitte die Spannungsquelle U1 nach ihrem Namen (z.B. UP romme ). Verwenden
Sie den uA741 OP aus der EVAL Bibliothek. Legen Sie an V+ und V- jeweils +15V und
-15V an. Um den OP mit +15V und -15V zu versorgen, können VCC-Pins (Button PWR
über dem GND Button) verwendet werden. Mit diesen wird die Spannung mit Pins gleichen
Namens verknüpft, ohne eine Leitung verlegen zu müssen. Die Pins 1 und 5 können Sie
ignorieren.
Der Aufbau könnte dann wie folgt aussehen.
Um sich die Ströme an Knoten anzeigen zu lassen, drücken Sie den ’I’-Button in der
oberen Leiste, nachdem Sie die Simulation laufen lassen haben (siehe die Einführung in
PSpice). Simulieren Sie die Ströme für einen Lastwiderstand von RL = 100Ω, 1kΩ, 10kΩ
und 20kΩ. Drucken Sie ein Bildschirmfoto ihrer 4 Simulationen. Bleibt der Strom durch
RL in allen drei Fällen konstant? Was kann man beim realen simulierten OP im Gegensatz
zum idealen erkennen? Sollten Sie keine Möglichkeit haben das Ergebnis zu drucken, so
senden Sie bitte die Datei oder Bilder als e-mail Anhang an den Übungsleiter [email protected]
kph.uni-mainz.de mit der Angabe des Namens und der Übungsgruppe.
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Aufgabe 3 (3 Bonuspunkte)
Wieso bricht der Strom bei einem Lastwiderstand RL > 10kΩ zusammen? Tipp: Welche
Ausgangsspannung Ua müsste der simulierte OP erzeugen um einen Ausgangsstrom von
Ia = 1mA bei Lastwiderständen RL > 10kΩ zu halten? Was gilt für die Ausgangspannung
beim realen OP im Gegensatz zum Idealen?
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