Technische Informtik TI 4. Semester Prktikum: Elektronische Schltungstechnik I, 90min um: Lbor Schltungs- und Prozessortechnik Betreuung: Prof. Dr.-Ing. M. Viehmnn Versuch: ES. Them: Opertionsverstärker. Versuchsziel Auf der Grundlge einer Aufgbenstellung zum Opertionsverstärker ls Summierer, Differenzverstärker, Integrierer und Dreieck-echteck-Genertor werden der Schltungsentwurf und der prktische Test durchgeführt, mit dem Ziel, die Fähigkeiten und Fertigkeiten in der Schltungstechnik sowie Messtechnik weiter uszuprägen. In diesem Zusmmenhng werden ds Funktionsprinzip exemplrisch gewählter nloger echenschltungen und des Dreieck-echteck-Genertors verdeutlicht.. Vorbereitung. Schltungen und Funktion Summierer Im Bild ist ein Summierer drgestellt. Es hndelt sich um einen invertierenden Verstärker, der mehrere Eingänge besitzt, mit deren Hilfe Eingngspnnungen gewichtet (durch die Einzelverstärkungen mit einem Fktor versehen) summiert werden können. 0 e e e3 3 OT Bild : Summierer mit OV von 5
Die Ausgngsspnnung der drgestellten Schltung ergibt sich us: 0 0 0 = + + e e e3 () 3 Differenzverstärker Der im Bild drgestellte Differenzverstärker liefert ls Ausgngsspnnung die Differenz zweier Eingngsspnnungen, wobei jede Eingngsspnnung oder die Differenz mit einem Fktor versehen werden können. e e 3 4 OT Bild : Differenzverstärker mit OV Die Ausgngsspnnung der drgestellten Schltung ergibt sich us: ( + + ) 4 = e e () ( 3 4 ) Integrierer Die Schltung im Bild 3 liefert ls Ausgngsspnnung ds Integrl der Eingngsspnnung. Die Ausgngsspnnung der drgestellten Schltung ergibt sich us: u = ue ( t) dt + 0 (3) C Die Spnnung 0 liegt zu Beginn der Integrtion bereits m Ausgng n. Bei einer konstnten Eingngsspnnung ergibt sich eine sich zeitlich liner ändernde Ausgngsspnnung (mpenfunktion). Mit e = konst. und 0 = 0 gilt: u e = C t (4) von 5
C e OT Bild 3: Integrierer mit OV Dreieck-echteck-Genertor Der Dreieck-echteck-Genertor, siehe Bild 4, wird durch einen Integrierer und durch einen nichtinvertierenden Schmitt-Trigger gebildet. Er liefert ein Dreieck- und echtecksignl mit der Schwingungsduer (bei sym. Betriebsspnnung): 4 T = C (5) 3 C 3 3 3 Bild 4: Dreieck-echteck-Genertor mit OV 3 von 5
. Aufgben zur Vorbereitung. Summierer: Berechnen Sie mittels Gleichung () die Fktoren für die Wichtung der Eingänge mit den Werten 0 = 0k, = 0k, = 0k, 3 = 40k!. Differenzverstärker: Vereinfchen Sie die Gleichung () mit = 3 = 0k und = 4 = 0k! 3. Integrierer: Berechnen Sie die Zeit t für u = -V mit = 00k, C = 0µ und e = konst. = V! 4. Informieren Sie sich über weitere nloge echenschltungen mit OV, so z.b. Differenzierer, Logrithmierer, Exponentilverstärker! 5. Berechnen Sie die zu erwrtende Frequenz des Dreieck-echteck-Genertors bei folgender Dimensionierung: = 0k, C = 0.µ, = 0k, 3 = 0k. Stellen Sie Überlegungen n, durch welche Mßnhmen eine einstellbre Frequenz und ein veränderliches Tstverhältnis relisiert werden können! 3. Ausrüstung Ausrüstungsgrundlge bildet ds hps Anlogbord. Weiterhin kommen folgende Geräte und Anordnungen zum Einstz: - Zweiknloszilloskop - Lbornetzteil - Digitlmultimeter - Kbel - Widerstndsdekden 4. Litertur Vorlesungsmitschriften und Übungen "Buelemente und Grundschltungen" und "Elektronische Schltungstechnik" Buer, Wgener: Buelemente und Grundschltungen der Elektronik, Bände und. Hnser Verlg. ISBN 3-446-543- Ose: Elektrotechnik für Ingenieure, Bnd - Anwendungen. Fchbuchverlg Leipzig. ISBN 3-446-8856-8 Seifrt: Anloge Schltungen. Verlg Technik Berlin. ISBN 3-34-0089-0 Tietze, Schenk: Hlbleiterschltungstechnik. Springer Verlg. ISBN 3-540-5684-60 Vogel-Fchbuch, Bände - 6. Vogel Buchverlg. ISBN 3-803-058-0 5. Versuchsdurchführung 5. Summierer Buen Sie die Schltung mit den Werten von. uf. Beschlten Sie die Eingänge mit e = 0,5V; e = V und e3 = V und ermitteln Sie! Auswertung: Überprüfen Sie die ichtigkeit der Gleichung () sowie des ermittelten Ausdrucks unter Punkt.! 4 von 5
5. Differenzverstärker Buen Sie die Schltung mit den Werten von. uf. Beschlten Sie die Eingänge mit e = V und e = V und ermitteln Sie! Auswertung: Überprüfen Sie die ichtigkeit der Gleichung () sowie des ermittelten Ausdruckes unter Punkt.! 5.3 Integrierer Buen Sie die Schltung mit den Werten von. uf. Ermitteln Sie messtechnisch die Zeit t. elisieren Sie 0 = 0, indem Sie C überbrücken (dnn = 0) und für den Strt der Integrtion den Kurzschluss ufheben! Auswertung: Vergleichen Sie den berechneten und den gemessenen Zeitwert und diskutieren Sie rschen möglicher Abweichungen! 5.4 Dreieck-echteck-Genertor Buen Sie die Schltung mit den Werten von. uf. Ermitteln Sie messtechnisch die Frequenz. Testen Sie schltungstechnische Möglichkeiten zur elisierung einer Frequenzeinstellung und einer Tstverhältniseinstellung! Auswertung: Vergleichen Sie den berechneten und den gemessenen Frequenzwert und diskutieren Sie rschen möglicher Abweichungen! Diskutieren Sie mögliche Grenzwerte für Frequenz und Tstverhältnis! 5 von 5