Praktikum Elektronik

Ähnliche Dokumente
Praktikum Elektronik für Wirtschaftsingenieure

Praktikum Elektronik für Maschinenbau

Praktikum Elektronik für FB Informatik

Praktikum Elektronik

Praktikum Elektronik für Studiengang Produktionstechnik

Praktikum Elektronik

Praktikum Elektronik

Praktikum Elektronik

Praktikum Elektronik

A1/Ü5: Die Aufgabe 1 von Übungsblatt 5 wird von jedem Studenten im Selbststudium erarbeitet.

Operationsverstärker

Elektronische Schaltungstechnik (EST) Informationstechnik und Elektronik (IT&E)

Bestimmung des Frequenz- und Phasenganges des invertierenden (nichtinvertierenden)

PROTOKOLL ZUM VERSUCH TRANSISTOR

Dipl.-Ing. Peter Zeh VDI Laborübung Analogelektronik HTW Berlin

OPV-Schaltungen. Aufgaben

Operationsverstärker Aufgaben Operationsverstärker Aufgaben. Geschrieben 2007 Manfred Dietrich

AUSWERTUNG: TRANSISTOR- UND OPERATIONSVERSTÄRKER

Lehrfach: Grundlagen der Elektrotechnik. Versuch: Wechselstromnetzwerke

3. Laboreinheit - Hardwarepraktikum SS 2003

PROTOKOLL ZUM VERSUCH OPERATIONSVERSTÄRKER

Dipl.-Ing. Peter Zeh VDI Laborübung Analogelektronik HTW Berlin

Halbleiterbauelemente

5. Messverstärker und -gleichrichter

4. Operationsverstärker

PSpice 2. Versuch 10 im Informationselektronischen Praktikum. Studiengang Elektrotechnik und Informationstechnik

1. Laboreinheit - Hardwarepraktikum SS 2003

Operationsverstärker. Sascha Reinhardt. 17. Juli 2001

Elektronikpraktikum SS Serie O.Borodina, D. Krambrich, W. Lauth, T. Saito. Versuche mit Operationsverstärkern

Praktikum Elektronik für Wirtschaftsingenieure. Messungen mit Multimeter und Oszilloskop

Nichtideale Eigenschaften eines OPV

4.Operationsverstärker

Elektrotechnik Grundlagen

TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN 17 ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN 2 OPERATIONSVERSTÄRKER. 1 Summierender Operationsverstärker

1. Beschaltung der Platine mit Operationsverstärkern (OP)

TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 17 ELEKTRONIK, DIGITALTECHNIK UND PROGRAMMIERUNG REPETITIONEN 2 OPERATIONSVERSTÄRKER

Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften Fakultät Elektrotechnik

RC - Breitbandverstärker

12. GV: Operationsverstärker

Versuch P2-59: Operationsverstärker

Übungsserie, Operationsverstärker 3 Verstärkerschaltungen

19. Frequenzgangkorrektur am Operationsverstärker

Nachzulesen unter: Kirchhoff sche Gesetze, Ohm'sches Gesetz für Gleich- und Wechselstrom, Operationsverstärker.

Verstärker in Emitter-Schaltung

Transistor- und Operationsverstärkerschaltungen

PROTOKOLL ZUM VERSUCH: MESSVERSTÄRKER UND -GLEICHRICHTER

Verstärker in Kollektor-Schaltung

Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik 1 (GET1) Versuch 2

Labor für Analogelektronik. Versuch 1: Grundlagen der Operationsverstärker

Operationsverstärker Versuchsauswertung

Aufgaben zur Analogen Schaltungstechnik!

Auswertung Operationsverstärker

Labor. Dokumentation und Auswertung. Kaiblinger, Poppenberger, Sulzer, Zöhrer H1435. Lineare Spannungsregler 1. Note: Page 1/12

Fachhochschule Dortmund FB Informations und Elektrotechnik KLAUSUR LN/FP Sensortechnik/Applikation

Serie 5: Operationsverstärker 2 26./

Analog-Elektronik Protokoll - Gegenkopplung. André Grüneberg Janko Lötzsch Versuch: 26. November 2001 Protokoll: 3. Dezember 2001

E-Praktikum Operationsverstärker

TGM David Kaiblinger Inhalt Beurteilung Note:

Mathias Arbeiter 28. April 2006 Betreuer: Herr Bojarski. Transistor. Eigenschaften einstufiger Transistor-Grundschaltungen

Heruntergeladen von: Elektrotechnik Praktikum 3

Praktikum: Schaltungstechnik II Vorlesung: Prof. Dr.-Ing. Matthias Viehmann

Mathias Arbeiter 02. Mai 2006 Betreuer: Herr Bojarski. Operationsverstärker. OPV-Kenndaten und Grundschaltungen

Übungen zur Elektrodynamik und Optik Übung 2: Der Differenzverstärker

Elektrischer Schwingkreis

Umdruck zum Versuch. Basis 1 Eigenschaften einfacher Bauelemente und. Anwendung von Messgeräten

Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik

Versuchsauswertung: Operationsverstärker

Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald Fachbereich Physik Elektronikpraktikum

1.Einleitung: 1.1Versuchsaufbau:

Messverstärker und Gleichrichter

Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik 2 (GET2) Versuch 2

Operationsverstärker

Laborprotokoll Messtechnik

ET-Praktikumsbericht 3. Semester I (Versuch 4, Zeit-/Frequenzverhalten von Vierpolen) Inhaltsverzeichnis 1 Der RC-Tiefpass Messung bei konstante

Lehrfach: Grundlagen der Elektrotechnik Versuch: Drehstromnetzwerke

1. Laboreinheit - Hardwarepraktikum SS 2005

Grundlagen - Labor. Praktikumsübung. Laborversuch GL-24 / Bipolar-Transistor, MOSFET, J-FET Kennlinien und Anwendungen

Versuch P2-59: Operationsverstärker

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

Labor Mess- und Elektrotechnik

Praktikumsprotokoll Operationsverstärker

Protokoll. Labor: Analogelektronik. Versuch: Frequenzabhängigkeit der Verstärkung. Alexander Böhme Matthias Pätzold

Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik

Praktikum: Schaltungstechnik II Vorlesung: Prof. Dr.-Ing. Matthias Viehmann

2.5.3 Innenwiderstand der Stromquelle

Für einen Operationsverstärker hat sich in der Schaltungstechnik folgendes Schaltsymbol eingebürgert. (Abb. 2)

A= A 1 A 2. A i. A= i

Labor Elektronik. Laborbericht zu Versuch: Transistorverstärker. Teilnehmer: ... (Author) Tong Cha (Mat.-Nr:...)

7. Meßverstärker Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1996, 2005, 2006, 2007, 2010, 2012

Gleichstrom/Wechselstrom

Praktikum 2: Diode, Logische Schaltungen mit Dioden und Feldeffekttransistoren

Grundlagen der Elektrotechnik 3. Übungsaufgaben

Versuch 5.1a: Transistorverstärker und digitale Bauelemente

6 Signalgeneratoren und gesteuerte Quellen

Musterlösung Übung 3

Transkript:

Fakultät Elektrotechnik Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden University of Applied Sciences Friedrich-List-Platz 1, 01069 Dresden ~ PF 120701 ~ 01008 Dresden ~ Tel.(0351) 462 2437 ~ Fax (0351) 462 2193 Praktikum Elektronik Versuch OPV-Grundschaltungen 1 Allgemeine Hinweise Die Aufgaben zur Versuchsvorbereitung sind von jedem Studenten selbst als Hausaufgaben schriftlich auszuführen und dem gemeinsamen Protokoll der Versuchsgruppe beizufügen. Sie werden in die Bewertung des Versuches einbezogen. Ebenso zur Vorbereitung des Praktikums gehört, sich über alle Versuchsaufgaben zu informieren und diese, soweit das möglich ist, theoretisch vorzubereiten (Formeln, Diagramme, Tabellen, Literatur). Jede Praktikumsgruppe fertigt ein Protokoll an, welches innerhalb von 2 Wochen abzugeben ist. Die im Versuch erforderlichen Diagramme sind auf Millimeterpapier zu zeichnen oder computergestützt anzufertigen. Bei der Versuchsdurchführung sind die Messschaltungen mit Hilfe der am Versuchsplatz vorliegenden Versuchsanordnung (siehe Anlage) aufzubauen. Alle zu diesem Versuch notwendigen Verbindungskabel und brücken sowie sämtliche Adapter sind in dem zum Versuch gehörenden Zubehörkasten vorhanden. Die Frontplatte des Versuchsaufbaues ( Analog-Board ) ist in der Anlage dargestellt. Der Versuchsaufbau enthält verschiedene Schaltungen, die durch eine Nummer gekennzeichnet sind. Bei der Versuchsdurchführung sind die einzelnen Aufgaben unbedingt mit der in der Anleitung genannten Schaltungskennzeichnung (z. B. Schaltung 3 ) durchzuführen. Auf- und Abbau der Messschaltungen und alle Veränderungen an der Messschaltung dürfen nur im spannungslosen Zustand vorgenommen werden (Netzschalter des Analog-Boards verwenden!). Die Berechnungen, Erläuterungen und das Ausfüllen der Diagramme soll direkt in der Anleitung erfolgen. Für die dazu notwendigen Ausführungen ist in den Vorbereitungs- bzw. Messaufgaben ausreichend Platz vorhanden (als Gleichungsbruchstück oder eingerahmt). Im Anhang finden Sie weiterhin detaillierte technische Informationen zu dem verwendeten Operationsverstärker µa 741, sowie geeignete Diagrammvorlagen für Ihr Protokoll. (s.a.: www.htw-dresden.de/~hkuehn,.../~daniel). D²/2016-08 Praktikum Elektronik Versuch OPV-Grundschaltungen - Seite 1 -

2 Vorbereitungsaufgaben 2.1 Für die Bearbeitung der Aufgabe 3.1.1 benötigen Sie als Eingangsspannung U e1 = 0... ± 150 mv. Verwenden Sie hierfür einen Spannungsteiler an ± 10V bestehend aus einem Potentiometer 100Ω und einem Vorwiderstand R V. Dimensionieren Sie R V! Spannungsteiler: R V = ± 10V 100Ω 0... ± 150 mv 2.2 Dimensionieren und zeichnen Sie eine invertierende OPV-Schaltung (Grundschaltung) mit einer Spannungsverstärkung von 40dB. Der kleineste Widerstand soll 10KOhm sein. 2.3 Berechnen Sie für die in 2.2 dimensionierte Schaltung mit dem im Praktikum eingesetzten OPV µa741 die maximal mögliche Eingangsspannung (Effektivwert) unter Berücksichtigung seiner im Datenblatt angegebenen typischen Slew-Rate für verzerrungsfreie Übertragung einer Sinusspannung mit einer Frequenz von 50KHz. 2.4 Das Bandbreiten-Verstärkungs-Produkt begrenzt die mögliche obere Grenzfrequenz der gegengekoppelten OPV-Schaltung. Zeichnen Sie diesen Zusammenhang für den im Praktikum verwendeten OPV µa741 (Datenblatt s.anhang) in das vorbereitete doppeltlog. Diagramm im Anhang ein. D²/2016-08 Praktikum Elektronik Versuch OPV-Grundschaltungen - Seite 2 -

2.5 Die angegebenen Messschaltungen a und b R R 2 R Schaltung a U R 1 R 2 R 1 Schaltung b U sollen zur Messung der Eingangsoffsetspannung U I0 und des Eingangsoffsetstromes I I0 verwendet werden. Ordnen Sie die Schaltungen den Messaufgaben zu und begründen Sie die Entscheidung. Erläutern Sie ausführlich die Funktionsweise bzw. das Messprinzip der betreffenden Schaltung! Ermittlung von I I0 : Schaltung Ermittlung von U I0 : Schaltung D²/2016-08 Praktikum Elektronik Versuch OPV-Grundschaltungen - Seite 3 -

3 Versuchsaufgaben 3.1 Differenzverstärkerstufe mit Emitterwiderstand (statische Untersuchung) +15 V R C 10 kω 10 kω U a1 U e1 U e2 U a2 R E 10 kω Führen Sie an der angegebenen Differenzverstärkerstufe nachfolgende Messungen durch und stellen Sie die Werte in zwei Diagrammen (Millimeterpapier) dar. a) U a1 = f (U e1 ), U e2 = 0, U e1 = 0... ± 150 mv b) U a2 = f (U e1 ), U e2 = 0, U e1 = 0... ± 150 mv -15 V Hinweis zu a) und b): Dimensionierung s. VBA 2.1, überlegen Sie sich vorher, wie Sie die Messaufgaben sinnvoll kombinieren! c) U a2 = f (U e1 ), U e1 = U e2 = 0... ± 5 V Hinweis zu c): 1KΩ -Potentiometer ohne R V verwenden. Ermitteln Sie aus den Kurven die Werte für V D (Differenzverstärkung), V Gl (Gleichtaktverstärkung) und G (Gleichtaktunterdrückung) im linearen Arbeitsbereich. Formel Dezimalwert Wert in db ΔUa1 V D = Ue2 = 0 ΔU e1 V Gl = G = ΔU ΔU V V D Gl a2 e2 U e2 = U e1 D²/2016-08 Praktikum Elektronik Versuch OPV-Grundschaltungen - Seite 4 -

3.2 Operationsverstärker-Grundschaltungen 3.2.1 Invertierender Verstärker u e R1 R 2 u a Schaltung 2 verwenden (1) Messen Sie die Spannungsverstärkung V u des invertierenden Verstärkers in Abhängigkeit von der Frequenz f im Bereich von 10 Hz bis 100 khz für drei unterschiedliche Dimensionierungen und stellen Sie die Ergebnisse im doppeltlogarithmischen Diagramm (s. Anhang) dar. a) V u (0) = 200, R 2 = 1 MΩ, R 1 =, u e = 25 mv b) V u (0) = 100, R 2 = 1 MΩ, R 1 =, u e = 50 mv c) V u (0) = 1, R 2 = 10 kω, R 1 =, u e = 0,5V Hinweis: - V u(0)... Verst. im lin. Ü.-bereich d. Schaltung, also b. niedrigen Frequenzen und u e - Oszi: DC-Kopplung bis ca. 1KHz, darüber AC-Kopplung (2) Bestimmen Sie aus dem in (1) erstellten Diagramm das Verstärkungs-Bandbreiten-Produkt und vergleichen Sie mit der Datenblattangabe! (3) Erhöhen Sie unter den Bedingungen von Aufgabe (1) c) die Eingangsspannung auf u e = 2,5V und beobachten Sie die Kurvenform der Ausgangsspannung bei f = 100 Hz und f = 50 khz Hinweis: - wenn keine sichtbaren Verzerrungen erreicht werden, dann f weiter erhöhen! - Oszi: DC-Kopplung Nennen Sie die Gründe für die auftretenden nichtlinearen Verzerrungen (s. auch Datenblatt): D²/2016-08 Praktikum Elektronik Versuch OPV-Grundschaltungen - Seite 5 -

3.2.2 Nichtinvertierender Verstärker Schaltung 2 verwenden u e R 2 u a R 1 (1) Realisieren Sie einen nichtinvertierenden Verstärker mit zwei unterschiedlichen äußeren Beschaltungswiderständen. a) R 2 = 1 MΩ, R 1 = 10 kω, u e = 20 mv b) R 2 = 10 kω, R 1 = 10 kω, u e = 1 V Bestimmen Sie rechnerisch und messtechnisch die Spannungsverstärkung V u bei f = 1 khz a) V u berechnet = =, V u gemessen = = b) V u berechnet = =, V u gemessen = = (2) Bestimmen Sie für Aufgabe (1) b) die Aussteuerungsgrenze* für f = 1 khz und f = 50 khz durch oszilloskopische Beobachtung der Ausgangsspannung. u emax 1kHz = u emax 50kHz = *)Hinweis: Durch Verzicht auf die Anpassung lässt sich die Generatorausgangsspannung bei Bedarf weiter erhöhen (warum?). D²/2016-08 Praktikum Elektronik Versuch OPV-Grundschaltungen - Seite 6 -

3.3 Messung statischer und dynamischer Kenngrößen des Operationsverstärkers 3.3.1 Differenzverstärkung des nicht gegengekoppelten Operationsverstärkers ( Leerlaufverstärkung!) 10 kω 10 kω 1 MΩ Schaltung 2 verwenden u Gen = 3V u e 10 kω u D u a Spannungsteiler 10 kω von Schaltung 4 verwenden Hinweise: u e mit Multimeter (Agilent/HP 34401) messen! Nehmen Sie die Schaltung zunächst bei 1KHz in Betrieb! (1) Bestimmen Sie mit der angegebenen Messschaltung die Differenzverstärkung V D (f) des Operationsverstärkers durch Messung von u a und u e in Abhängigkeit von der Frequenz f V D u a = für f = 20 Hz...35 khz. u e und stellen Sie den Zusammenhang im doppeltlogarithmischen Diagramm (s. Anhang) dar. Kontrollieren Sie während der Messungen oszilloskopisch das lineare Übertragungsverhalten der Schaltung. (2) Bestimmen Sie aus den Messungen die 3dB Grenzfrequenz des OPV (bei Leerlaufverstärkung) f g = Hz (3) Berechnen Sie das Verstärkung-Bandbreite-Produkt und vergleichen Sie diesbezüglich alle bisherigen Ergebnisse: D²/2016-08 Praktikum Elektronik Versuch OPV-Grundschaltungen - Seite 7 -

3.3.2 Ermittlung der Eingangsströme I In 1 MΩ I Ip Schaltung 2 verwenden Schaltung a U n0 1 MΩ Schaltung b U p0 (1) Ermitteln Sie die Größe der Eingangsströme I In und I Ip durch Messung der Ausgangsspannung der entsprechenden Messschaltung. Hinweis: Beachten Sie die vorgegebene Stromrichtung ( in den OPV hinein ). U n0 = U p0 = I In = U n0 = A I Ip = U p0 = A (2) Ergänzen Sie die angegebene Messschaltung so, dass der Eingangsoffsetstrom I I0 = I In I Ip unmittelbar durch die Messung der Ausgangsspannung U out ermittelt werden kann. I I0 = U out = A Schaltung c U out Schaltung 2 verwenden (3) Berechnen Sie die Größe des mittleren Eingangsruhestromes I IB (input bias current). I IB = = D²/2016-08 Praktikum Elektronik Versuch OPV-Grundschaltungen - Seite 8 -

3.3.3 Messung der Eingangsoffsetspannung R 2 = 100 kω Schaltung 6 verwenden R 1 = 10 kω 10 kω 100 kω U A Ermitteln Sie die Größe der Eingangsoffsetspannung durch Messung der Ausgangsspannung U out der angegebenen Messschaltung U I0 = U A = D²/2016-08 Praktikum Elektronik Versuch OPV-Grundschaltungen - Seite 9 -

Anlage: Layout Meßplatz D²/2016-08 Praktikum Elektronik Versuch OPV-Grundschaltungen - Seite 10 -

D²/2016-08 Praktikum Elektronik Versuch OPV-Grundschaltungen - Seite 11 -

V 10 4 10 3 100 10 1 10 100 1K 10K [Hz] D²/2016-08 Praktikum Elektronik Versuch OPV-Grundschaltungen - Seite 12 -