Gleichstromtechnik. Vorlesung 17: Grundschaltungen mit Operationsverstärkern. Fakultät für Elektro- und Informationstechnik, Manfred Strohrmann

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1 Gleichstromtechnik Vorlesung 7: Grundschaltungen mit Operationsverstärkern Fakultät für Elektro- und Informationstechnik, Manfred Strohrmann

2 Übertragungsfunktion für invertierende Verstärker Verstärker sind an der ückkopplung an den negativen Eingang zu erkennen Bei invertierenden Verstärkern liegt die Eingangsspannung am en Eingang an I 0 I Berechnung der Übertragungsfunktion nach folgendem Schema Knotenbilanz ückführungsknoten () Bauelementegleichungen Maschenregel 0 Näherung = 0 Schema an invertierendem Verstärker, invertierendem Summierverstärker und Strom- Spannungswandler angewendet Fakultät für Elektro- und Informationstechnik, Manfred Strohrmann

3 Übertragungsfunktion für invertierende Verstärker Schaltung Beschaltung usgangsspannung und Eingangsstrom Invertierender Verstärker I 0 0 I I I Invertierender Strom- Spannungswandler I 0 0 I 0 Fakultät für Elektro- und Informationstechnik, Manfred Strohrmann 3

4 Nichtinvertierender Verstärker mit idealem Operationsverstärker Berechnung des Schaltungsverhaltens für beschalteten Operationsverstärker Knotengleichung für den ückführungsknoten unter der Bedingung I N = 0 I I I N 0 I 0 I Einsetzen der Bauelementegleichung D D 0 0 Da die offene Schleifenverstärkung D unendlich ist und eine endliche Spannung erwartet wird, muss die Spannung näherungsweise = 0 sein D lim 0 D D Fakultät für Elektro- und Informationstechnik, Manfred Strohrmann 4

5 Invertierender Verstärker mit idealem Operationsverstärker Knoten () am invertierenden Eingang (-) liegt auf gleichem Potential liegt wie der nichtinvertierende Eingang (+) I I 0 uflösen nach der usgangsspannung ergibt 0 0 Schaltungsanordnung verhält sich also wie ein linearer Verstärker mit positivem Verstärkungsfaktor Eingangsstrom ist bei idealem Operationsverstärker null, Näherung auch bei realen Operationsverstärkern gut erfüllt Fakultät für Elektro- und Informationstechnik, Manfred Strohrmann 5

6 Invertierender Verstärker mit idealem Operationsverstärker Spannungsfolger Spannungsfolger ist ein Sonderfall des nichtinvertierenden Verstärkers Schaltung ergibt sich, wenn beim nichtinvertierenden Verstärker die Widerstände zu null und gegen unendlich gesetzt werden Vorteil dieser Schaltung besteht darin, dass der usgang trotz eines Eingangsstroms I = I P = 0 beliebig belastet werden kann Spannungsfolger wird deshalb immer dann verwendet, wenn eine Spannung abgegriffen werden soll, ohne die Spannungsquelle zu belasten Fakultät für Elektro- und Informationstechnik, Manfred Strohrmann 6

7 Übungsaufgabe: Differenzverstärker Berechnen Sie die usgangsspannung als Funktion der beiden Eingangsspannungen und? I I Verwenden Sie das bekannte Schema Knotenbilanz ückführungsknoten () Bauelementegleichungen 0 Maschenregel Näherung = 0 Wie groß sind die Eingangsströme I und I? Welche Vereinfachung ergibt sich für den Sonderfall = 3 und = 4? B Fakultät für Elektro- und Informationstechnik, Manfred Strohrmann 7

8 Übungsaufgabe: Berechnung einer Operationsverstärkerschaltung Gegeben ist eine Operationsverstärker-schaltung mit idealem Operations-verstärker OP ( D = und I N = 0) r E B 4 Geben Sie die Übertragungsfunktion / in allgemeiner Form an. I N 3 Dimensionieren Sie die Widerstände so, dass die Schaltung folgende Kenngrößen besitzt: Gesamtverstärkung / = - 00 Eingangswiderstand E = 00 kω Größter Widerstand = 470 kω OP Wie groß sind die Widerstände und, wenn für 3 = und für 4 = 0 gilt? Fakultät für Elektro- und Informationstechnik, Manfred Strohrmann 8

9 Übertragungsfunktion für nichtinvertierende Verstärker Schaltung Beschaltung usgangsspannung und Eingangsstrom Nichtinvertierender Verstärker I 0 0 I I 0 Spannungsfolger 0 0 I 0 Fakultät für Elektro- und Informationstechnik, Manfred Strohrmann 9

10 Übertragungsfunktion für Verstärker mit mehreren Eingangssignalen Schaltung Beschaltung usgangsspannung und Eingangsstrom I Invertierender Summierverstärker n I n N n N 0 0 F I F I n N n n n F n n Differenzverstärker I 0 0 I I 3 4 B I Fakultät für Elektro- und Informationstechnik, Manfred Strohrmann 0