Operationsverstärker

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1 Operationsverstärker Lehr- und Arbeitsbuch zu angewandten Grundschaltungen Bearbeitet von Joachim Federau 1. Auflage Taschenbuch. xii, 344 S. Paperback ISBN Format (B x L): 16,8 x 24 cm Gewicht: 596 g Weitere Fachgebiete > Technik > Elektronik > Bauelemente, Schaltkreise schnell und portofrei erhältlich bei Die Online-Fachbuchhandlung beck-shop.de ist spezialisiert auf Fachbücher, insbesondere Recht, Steuern und Wirtschaft. Im Sortiment finden Sie alle Medien (Bücher, Zeitschriften, CDs, ebooks, etc.) aller Verlage. Ergänzt wird das Programm durch Services wie Neuerscheinungsdienst oder Zusammenstellungen von Büchern zu Sonderpreisen. Der Shop führt mehr als 8 Millionen Produkte.

2 VII Inhaltsverzeichnis 1 Operationsverstärker: Kenndaten und Funktion Lernziele Schaltsymbol Kenndaten Kenndaten des idealen Operationsverstärkers Kenndaten typischer Operationsverstärker Funktionsbeschreibung Übertragungskennlinie Schaltsymbol, Aufbau und Kenndaten des 4fach-Operationsverstärkers LM Beispiele Übung und Vertiefung OP-Grundschaltungen mit Gegenkopplung Der invertierende Verstärker Lernziele Eigenschaften von beschalteten Verstärkern Die Funktionsweise des invertierenden Verstärkers Beispiele zum invertierenden Verstärker Übung und Vertiefung zum invertierenden Verstärker Die Addierschaltung Lernziele Die Funktionsweise der Addierschaltung Beispiele zum Addierer Übungen und Vertiefung zum invertierenden Verstärker und Addierer Die Konstantstromquelle Lernziele Die Funktionsweise der Konstantstromquelle Beispiele zur Konstantstromquelle Übungen und Vertiefung zur Konstantstromquelle Der Differenzverstärker Lernziele Die Funktionsweise des Differenzverstärkers Beispiele Übung und Vertiefung Der integrierende Verstärker Lernziele Grundschaltung des integrierenden Verstärkers Strom- und Spannungsverläufe am Kondensator Rechteckförmige Spannung am Integrator Beispiel zum Integrator mit Konstantstromeinspeisung Übungen und Vertiefung zum Integrator mit Konstantstromaufladung des Kondensators Sinusförmige Spannung am Integrator Darstellung des Frequenzganges im Bode-Diagramm... 36

3 VIII Beispiel zum Integrator an Sinusspannung Übungen und Vertiefung zum Integrierer Der Differenzierer Lernziele Die Funktionsweise des Differenzierers Dreieckförmige Spannung am Differenzierer Sinusförmige Spannung am Differenzierer Beispiel zum Differenzierer an Sinusspannung Übung und Vertiefung zum Differenzierer Der nichtinvertierende Verstärker und der Impedanzwandler Lernziele Das Prinzip der Gegenkopplung beim nichtinvertierenden Verstärker Funktionsweise und Berechnungsgrundlagen zum nichtinvertierenden Verstärker Beispiele zum nichtinvertierenden Verstärker Übungen und Vertiefung zum nichtinvertierenden Verstärker Mitgekoppelte Schaltungen Komparator ohne Hysterese Lernziele Funktionsweise Beispiel zum Komparator ohne Hysterese Übungen und Vertiefung zum Komparator ohne Hysterese Nichtinvertierender Komparator mit Hysterese Lernziele Funktionsweise Beispiele zum nichtinvertierenden Komparator Übung und Vertiefung zum nichtinvertierenden Komparator Invertierender Komparator mit Hysterese Lernziele Funktionsweise Beispiel zum invertierenden Komparator Übung und Vertiefung zum invertierenden Komparator Vertiefungsübungen zu OP-Schaltungen OP-Grundschaltungen Mit- und gegengekoppelte Grundschaltungen Zuordnung der Ausgangsspannung bei vorgegebenem Eingangssignal Messschaltung zur Temperatur- und Helligkeitsanzeige Funktionsbeschreibung zur Temperaturmessschaltung Dimensionierungsgesichtspunkte Funktionsbeschreibung zur Helligkeitsmessschaltung Dimensionierungsgesichtspunkte Beispiele Übungen und Vertiefung TTL-Logik-Tester mit Operationsverstärkern Signalzustände von Logikgattern... 77

4 4.3.2 Hinweise zum TTL-Logik-Tester Funktionsweise des Logiktesters Dimensionierung Umrechnung auf eine andere Betriebsspannung Der Überspannungsschutz Übungen und Vertiefung Universelle Messschaltung Umwandlung des Logiktesters zur universellen Messschaltung Übungen und Vertiefung Analogverstärker-Schaltungen Die Konzeption von Rechenverstärkern Der Eingangswiderstand eines Rechenverstärkers Die Beeinflussung des Ausgangssignales durch eine Last Beispiele zu Rechenverstärkerschaltungen Übungen und Vertiefung Digital-Analog-Umsetzer und Analog-Digital-Umsetzer DA-Prinzip Beispiel zum DA-Summierverstärker Übung und Vertiefung zum Summierverstärker als DA-Wandler DA-Wandler-Prinzip mit R-2R-Netzwerk Beispiel zum R-2R-Netzwerk Übungen und Vertiefung AD-Prinzip im Flash-Wandler Beispiel zum Flash-AD-Wandler Übung und Vertiefung Funktionsgeneratoren mit Anwendungsbeispielen Rechteck-Dreieck-Generator Funktionsweise eines Standard-Rechteck-Dreieck-Generators Berechnungsgrundlagen Pulsweitenmodulation Pulsweitenmodulation mit Rechteck-Dreieck-Generator Übung und Vertiefung Leistungs-PWM Technische Daten Funktionsbeschreibung Berechnungsgrundlagen Übung und Vertiefung PWM mit standardisiertem astabilen Multivibrator Vorbetrachtungen zur Berechnung des Standard-Multivibrators Berechnungen zum astabilen Multivibrator mit Pulsweitenmodulation Astabiler Multivibrator mit PWM und unipolarer Spannungsversorgung Übung und Vertiefung Triggerschaltungen Netzsynchroner Sägezahngenerator Funktionsbeschreibung Dreieck-Sägezahnspannungsumwandlung IX

5 X Berechnungsgrundlagen Übung und Vertiefung Komparator-Schaltung: Einstellbarer Trigger Funktionsweise Übung und Vertiefung OP-Anwendungen in Stromversorgungsgeräten Konventionelle Netzgeräte mit Serienstabilisierung Die Funktionsweise der Serienstabilisierung nach regelungstechnischen Gesichtspunkten Aufbau und Wirkungsweise eines serienstabilisierten Netzgerätes Berechnungsgrundlagen Vor- und Nachteile der analogen Serienstabilisierung Beispiel zu einem Stromversorgungsgerät mit Serienstabilisierung Übung und Vertiefung Stromversorgungsgerät mit symmetrisch-bipolarer Ausgangsspannung Funktionsweise und Dimensionierungsgesichtspunkte Übung und Vertiefung zum Netzteil mit bipolarer Spannungsversorgung Standard-Stromversorgungsgeräte mit Operationsverstärkern Aufbau der Standard-Schaltung Die dynamischen Eigenschaften des Standard-Netzteiles Übungen und Vertiefung Sekundär getaktete Netzgeräte mit freilaufender Schaltfrequenz Die Funktionsweise sekundär getakteter Netzgeräte mit freilaufender Taktfrequenz Funktionsweise und Realisierung eines Sekundär-Schaltnetzteiles mit freilaufender Schaltfrequenz Übung und Vertiefung zum freilaufenden Schaltnetzteil Sekundär-Schaltnetzteil mit fester Schaltfrequenz Sekundär getaktetes Stromversorgungsgerät mit fester Schaltfrequenz Der Schaltregler L4960 und seine Beschaltung Beispiele zum Sekundär-Schaltregler Übung und Vertiefung Primär getaktete Stromversorgungsgeräte Die Funktionsweise eines primär geschalteten Stromversorgungsgeräts Beispiel zum primär getakteten Schaltnetzteil Übung und Vertiefung zu primär getakteten Netzteilen Übertragungsverfahren nach dem Frequency-Shift-Keying-Prinzip Allgemeines zum Frequency-Shift-Keying-Verfahren Blockschaltbild und Funktionsweise des FSK-Empfängers Funktionsbeschreibung zur Frequenzauswerteschaltung Operationsverstärker V 1 - Vorverstärker Operationsverstärker V 2 und V 3 - Aktive Bandfilter Berechnungsbeispiel für ein aktives Bandfilter

6 XI Die Demodulation Signalaufbereitung des demodulierten Signales Aktive Filter mit Operationsverstärkern Das Tiefpassfilter Das Bandfilter Übung und Vertiefung zur Frequenzauswerteschaltung Frequenzumtastung Berechnungsgrundlagen Übung und Vertiefung Kenndaten und Anwendungshinweise zum realen OP Kenndaten zum Operationsverstärker Die wichtigen Kenngrößen des Operationsverstärkers Tabellarische Übersicht über die wichtigen Kenngrößen Kenndaten des Operationsverstärkers μa Verstärkung und Zeitverhalten Frequenzgang des Operationsverstärkers Die Slewrate oder Anstiegsflanke Beeinflussung des Frequenzganges durch Gegenkopplungsbeschaltung Übung und Vertiefung Stabilitätskriterien von beschalteten Operationsverstärkern Stabilitätskriterien nach dem Bode-Diagramm Stabilitätskriterien zum Phasen- und Amplitudengang Stabilitätskriterien zum invertierenden Verstärker und Differenzierer Übung und Vertiefung Eingangsgrößen Eingangsgrößen und ihre Offsets Übliche Maßnahmen zur Offsetspannungskompensation Die Offsetkompensation am integrierenden Verstärker Rail-to-Rail-Operationsverstärker Die Rail-to-Rail-Konzeption Ausgangsstufen von Standard-Operationsverstärkern Ausgangsstufen von Rail-to-Rail-Operationsverstärkern Anwendungsbeispiele zu einem Rail-to-Rail-OP Schaltsymbol, Gehäuse und Kenndaten Messtechnische Bestimmung der Transitfrequenz Die Aussteuergrenzen Invertierender NF-Verstärker unipolarer Spannungsversorgung Standard-Vorverstärker mit unipolarer Spannungsversorgung Übung und Vertiefung Die Austauschbarkeit von Komparator- und OP-ICs untereinander Problemstellung Der Standard-Komparator LM Standard-Komparator-Schaltung mit Komparator-ICs und OP-ICs Komparatoren mit Hysterese Nichtinvertierender Komparator mit Hysterese

7 XII Invertierender Komparator mit Hysterese Typische Komparator-Anwendungen mit Komparatoren und OPs Vorteile des Open-Collector-Ausgangs bei Komparatoren Signalzustandsanzeigen von Komparatoren-Schaltungen Komparatoren als analoge Verstärker Der nichtinvertierende Verstärker Der invertierende Analogverstärker Grundsätzliches zur Austauschbarkeit von OPs und Komparatoren Übung und Vertiefung zum Komparator LM Schaltungssimulation mit dem PC Die Vorteile in der Anwendung von Simulationsprogrammen Der preiswerte Zugang zu Simulationsprogrammen Kurzbeschreibung zum Programm LTspice IV / SWCADIII Installation Kurzanleitung zum Programm Umfangreichere und komplexere Schaltungen in LTspice IV / SWCADIII Die Frequenzauswerteschaltung aus Kapitel Grundsätzliches zur Programmierung Empfehlung Lösungsanhang Informative Internetadressen zum Themenbereich des Operationsverstärkers. 338 Sachwortverzeichnis