Gruppe: 1/10 Versuch: C PRAKTIKUM SCHALTUNGSTECHNIK VERSUCH C. Differenzverstärker. Versuchsdatum: Teilnehmer:

Transkript

1 Gruppe: 1/10 Versuch: C PRAKTIKM SCHALTNGSTECHNIK VERSCH C Differenzverstärker Versuchsdatum: Teilnehmer:

2 1. Vorbereitung 1.1 Definitionen Grossignalverhalten des idealen Differenzverstärkers 2

3 Kollektrostrom in Abhängigkeit von Basis-Emiter-Spannung Differenzausgangsspannung linearer Aussteuerbereich der Differenzeingangsspannung ca. 2V (-1V - +1V) 3

4 Realer Differenzverstärker Da reelle Bauelemente nicht ideal sind und gewisse Tolleranzen haben, ist die Schaltung nie 100 Prozent symmetrisch. Dies kann durch einen Offset-Abgleich ausgeglichen werden. Die Schaltung in Bild 1 eignet sich um einen Offset-Abgleich vorzunehmen. Das Poti R3 wird so lange gedreht, bis man eine möglichst geringe Differenzausgangsspannung hat, im Idealfall 0V, meist aber nur einige mv machbar. Bild 1 2. Versuchsausführung 2.1 Offestabgleich a) nterschiede zum idealen Differenzverstärker: Es gibt keine Idealen Bauteile, Leiterbahnen haben einen zusätzlichen Widerstand, es gibt zusätzliche Temperatureinflüsse. Außerdem existiert keine ideale Stromquelle. Dies wirkt sich später auf die Ausgangsdifferenzspannung aus. b) Die Platine wurde so gejumpert, dass die Schaltung aus Bild 1 entstand. Bei unserem Ausgleich bekamen wir dann eine Differenzausgangsspannung von 30 mv, für eine Potieinstellung R3 von 127,5Ω zu 127,6 Ω. Diese Einstellung wurde für alle folgenden Versuche beibehalten. 4

5 2.2 Kennlinien Differnzverstärkung Bild 2 Die Jumper auf der Platine wurden wiederum geändert, so das die Schaltung aus Bild 2 entstand. Zudem wurde durch ändern des Widerstandes R8 der Spannungsteiler über R7, R8 und R9 geändert. Daraus ergaben sich verschiedene ed, für die jeweils a1 und a2 gemessen wurden und daraus ad rechnerisch bestimmt wurde: ed a1 a2 ad = a2 a ,8 3,92-16, ,6 7,41-13, ,9 7,33-13, ,6 7,5-13,1-3 20,7 7,61-13,09-1,2 18,9 9,02-9,88-0,5 10,5 11 0,5 1 8,27 18,5 10,23 3,5 4,1 20,5 16,4 5 4,37 20,7 16,33 7 6,4 20,5 14,1 8,4 7,79 20,7 12,91 5

6 Kennlinie Differnzverstärkung ad ad a1 a ed -20 d a1 10,5V Vdu = = = 21 Für Vdu ergibt sich aus dem Diagramm ded 0.5V für den Bereich von von 1V bis + 1V. ad Gleichtacktverstärkung Bild 3 6

7 Die Platine wurde neu gejumpert, so dass die Schaltung aus Bild 3 entstand. Auch diesmal wurden, durch ändern von R6, verschiedene Spannungen ed eingespeist, und bei bestimmten Spannungen jeweils a1 und a2 gemessen und daraus ad rechnerisch bestimmt. ed a1 a2 ad -12,4 19,3 19,3 0-7, ,9 16 0,1-4,1 15,4 15, ,7 14, ,2 13, ,7 12, ,6 11,7 0,1 6 10,7 10,8 0,1 8 9,78 9,8 0, ,48 9,5 0,02 11,3 10,5 10,6 0,1 Kennlinie ad ad a1 a ed Gut zu erkennen das die Verstärkung gleich Null ist. Da an beiden Eingängen immer das selbe Signal anliegt, und somit keine Verstärkung stattfindet, da ja nur Differenzen Verstärkt würden. 7

8 3.3 Betrieb mit Wechselspannung Differnzverstärkung Bild 4 Die Platine wurde so gejumpert, dass die Schaltung aus Bild 4 entstand, zudem wurde eine Eingangsspannung mit einer Amplitude von 50mV und einer Frequenz von 1kHz eingespeist. Bei unsymmetrischer Ansteuerung. e : 8

9 a1 und a2 : ad : Gut zu erkennen ist dass die Differenzverstärkung ca. 20 beträgt. Es wird mit 50mV Spitze-Spitze eingespeist und ad beträgt ca. 1V Spitze-Spitze. e gleich 9

10 2.3.2 Gleichtacktverstärkung Bild 5 Die Platine wurde so gejumpert, dass die Schaltung aus Bild 5 entstand, zudem wurde eine Eingangsspannung mit einer Amplitude von 50mV und einer Frequenz von 1kHz eingespeist. Bei symmetrischer Ansteuerung. e : 10

11 a1 und a2 : ad : In der letzten Grafik gut zu erkennen ist, dass die Verstärkung fast Null ist. Im nächsten Versuch wird man sehen dass das leichte Schwingen durch die schlechte Stromquelle verursacht werden. 11

12 2.3.3 Differenzverstärker mit Transistorstromquelle: Gleichtaktverstärkung Bild 6 Die Platine wurde so gejumpert, dass die Schaltung aus Bild 6 entstand, zudem wurde eine Eingangsspannung mit einer Amplitude von 50mV und einer Frequenz von 1kHz eingespeist. Auf dem Ausschnitt ist zu erkennen, dass es keine Verstärkung mehr gibt 12

13 a) gk = d d e, gl 0V = 50mV a1 = 0 b) Rc gl = r0 2 rbe r R a E r 0 = = i r r CE BE gl a = I E, A C b = I C r = 1, kΩ = 2,77kΩ 3 V C + (1 + b) r rbe (1 + ) R E CE + r BE 1,21MΩ c) Die Leuchtdiode diehnt zur Spannungsstabilisierung des dritten Transistors. Ebenfalls bringt sie ein geringeres Rauschen als eine normale Diode bzw. Z-Diode. 13