Elektrotechnik II: Kolloquium 3

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1 Elektrotechnik II: Kolloquium 3 Analogschaltungen Hubert Abgottspon: abgottspon@eeh.ee.ethz.ch Line Roald: roald@eeh.ee.ethz.ch

2 Inhalt des Kolloquium Rückblick über Analogschaltungen Dioden Operationsverstärker Anwendungen Verstärkerschaltungen Komparatorschaltungen Praxis: Elektronenröhren Aufgabe: Dreieckgenerator Fragen 2

3 Inhalt des Kolloquium Rückblick über Analogschaltungen Dioden Operationsverstärker Anwendungen Verstärkerschaltungen Komparatorschaltungen Praxis: Elektronenröhren Aufgabe: Dreieckgenerator Fragen 3

4 Rückblick über Analogschaltungen Vorlesungen: Kapitel 2.1: Dioden Ideale Diode Reale Diode Zener Diode Kapitel 2.2: Operationsverstärker Idealer OPV Realer OPV Verstärkerschaltungen Komparatorschaltungen 4

5 Inhalt des Kolloquium Rückblick über Analogschaltungen Dioden Operationsverstärker Anwendungen Verstärkerschaltungen Komparatorschaltungen Praxis: Elektronenröhren Aufgabe: Dreieckgenerator Fragen 5

6 Dioden: Wichtigste Formeln I D I D I D 1 ma U D 0 U D Durchbruchbereich Sperrbereich Durchlassbereich I D 100 V 0 1 V U D I D U D U Z 0 U D 1 µa 6

7 Inhalt des Kolloquium Rückblick über Analogschaltungen Dioden Operationsverstärker Anwendungen Verstärkerschaltungen Komparatorschaltungen Praxis: Elektronenröhren Aufgabe: Dreieckgenerator Fragen 7

8 OPV: Für was? Für Computer Analoge Mechanische (ca 1000 v.chr. bis 1970) Nichtmechanische (zb. Wasserintegrator (nicht-homogene Diff.Glg.) Elektronische Digitale (wird in späteren Vorlesungen / Kolloquien erklärt) 8

9 OPV: Für was? Für Synthesizer Nach dem Krieg OPVs auch für schöne Künste: Signalgenerator: Kraftwerk Pink Floyd The Who Beatles A Clockwork Orange

10 OPV: Für was? Für Synthesizer Moog-Synthesizer, Minimoog: Synthie-Pop 60er, 70er Erste Single komplett mit dem Moog-Synthesizer:

11 OPV: Wichtigste Formeln: Verstärkerschaltungen U B+ 4 Regeln? u P u N + - u a U B- Virtueller Kurzschluss: Negative Rückkopplung 11

12 OPV: Wichtigste Formeln: Komparatorschaltugen Unterschied zu Verstärkerschaltungen? u a U B+ Wo ist u ed = 0? u e- u e+ u e U B- 12

13 Inhalt des Kolloquium Rückblick über Analogschaltungen Dioden Operationsverstärker Anwendungen Verstärkerschaltungen Komparatorschaltungen Praxis: Elektronenröhren Aufgabe: Dreieckgenerator Fragen 13

14 Praxis: Elektronenröhren 1883 Thomas Edison Leistungselektronik: bis 1970er Jahre HiFi-Verstärker: immer noch beliebt 14

15 Elektronenröhren: Prinzip Diode? Operationsverstärker? 15

16 Inhalt des Kolloquium Rückblick über Analogschaltungen Dioden Operationsverstärker Anwendungen Verstärkerschaltungen Komparatorschaltungen Praxis: Elektronenröhren Aufgabe: Dreieckgenerator Fragen 16

17 Dreieckgenerator Welche Spannung ist das Dreiecksignal? 17

18 Dreieckgenerator Teilschaltungen? Diskriminator Integrator 18

19 Dreieckgenerator: Erster Teil: Integrator UE 5V R1 = = = 1kΩ I 5mA E 19

20 Dreieckgenerator: Erster Teil: Integrator du du dt C A ic = C1 = C1 = IE dt 1 1 u = i dt = u dt A E E C1 RC 1 1 UE Δt 5V 0.5ms C1 = = = 125nF R ΔU 1kΩ -20V 1 A ( ) 20

21 Dreieckgenerator: Erster Teil: Integrator 21

22 Dreieckgenerator: Erster Teil: Integrator 20 V u A(t) ua(0) 10 V ms 1 ms t -10 V -UB -20 V 22

23 Dreieckgenerator: Zweiter Teil: Diskriminator 23

24 Dreieckgenerator: Zweiter Teil: Diskriminator u ed = 0V!!! Hysterese? 24

25 Dreieckgenerator: Zweiter Teil: Diskriminator u ed = 0V!!! U = R I A 2 U A 10V R2 = = = 1kΩ I 10mA U 5V U K = R3 I K R3 = = = 500Ω I 10mA 25

26 Dreieckgenerator: Zweiter Teil: Diskriminator I D Begrenzung der Ausgangsspannung auf +/- 5V? I D U D U Z 0 U D Wie sind die Zenerdioden zu beschalten? 26

27 Dreieckgenerator: Zweiter Teil: Diskriminator Maximaler Spannungsabfall über R 4? ue uk 15V 5V R4 = = = 1kΩ I 10mA 27

28 Dreieckgenerator: Zweiter Teil: Diskriminator 28

29 Dreieckgenerator: Zweiter Teil: Diskriminator u A (t), u E (t), u K (t) 20 V u A (0) u K (t) 10 V u E (t) ms 1 ms t u A (t) -10 V -20 V 29

30 Fragen Weiter Informationen auf unserer Website Bei weiteren Fragen, kontaktiert uns Falls spezifische Themen im Kolloquium behandelt werden sollen, schreibt uns eine und wir versuchen es im nächsten Kolloquium zu erklären 30

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