Ekeltronik 2
Elektronik
Elektronik
1
Skizzieren Sie das ESB eines Transimpedanz- Verstärkers, Bennen Sie alle Elemente und geben Sie auch die entsprechenden Einheiten.
siehe bild
2
Erklären Sie die Funktionsweise des Differenzverstärkers.
Ein Differenzverstärker ist ein elektronischer Verstärker mit zwei Eingängen, bei dem nicht ein einzelnes Signal, sondern die Differenz der beiden Eingangssignale Ue1 und Ue2 verstärkt wird.
Eingangsstufe realisiert die Differenzbildung von Eingangssignal und rückgekoppeltem Signal
3
Wie messen Sie die Slew-rate eines OPV. Skizieren Sie die Messschaltung und beschreiben Sie das Vorgehen. Skizzieren Sie die Messschaltung.
Slewrate ist die Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung. Sie sagt also etwas darüber aus, wie schnell ein Verstärker seine Ausgangsspannung ändern kann (z.B. SR=0,5 V/microsek.). Das Ausgangssignal darf diesen Wert nicht Überschreiten, sonst treten Kurvenformverzerrungen auf.
Die untere Schaltung wird mit einem Rechtecksignal angesteuert. Es werden Eingang und Ausgangsspannung Osziloskopiert und die SR Berechnent (Steigende Flange) :SR=dUA/dt
Setzt man nun die SR bei gegebener Grenzfrequenz ein so kann man die Maximal zulässige Amplitude des Eingangssignals berechnen: Umax=SR/2*pi*fg
Bei einer Sinusförmiger Spannung tritt die höchste Änderungsgeschwindigkeit im Nulldurchgang auf bei m=2*pi*f*UdachAusgang.
4
Erklären Sie den Begriff Verstärkungsbandbreiteprodukt Nutzen Sie hierzu ggf. die Schaltung eines invertierenden Verstärkers.
Transitfrequenz ist das Verstärkungsbandbreiteprodukt. Sie gibt wann die Verstärkung genau 1 ist bzw. 0 dB.
5
Was versteht man unter Kaskodenschaltung?
Welche Vorteile hat sie?
Sie stellt eine Kombination aus Kollektor und Basisschaltung dar.Sie eignet sich gut für die Bandbreitenvertärkung.
Die Kaskodenschaltung hat den Vorteil, dass sie geringen Millerefekt .
Unter millerkapazitäten versteht man Kollektor-Basis- Kapazitäten die sich im Transistoren also ineren OPV bilden. Diese erzeugen eine starke Gegenkopplung das zu niedriger Grenzfrequenz führt. Die Kaskodenschaltung reduziert den Effekt.
6
Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit eine rückgekoppelte Schaltung mit Operationsverstärker stabil ist und nicht schwingt?
Ein System ist stabil, wenn alle Pole von H(s) in der linken
7
Welche Auswirkung hat der tatsächlich auftretende Biasstrom eines OPVs. Erklären Sie dies am Beispiel der Schaltung eines invertierenden Verstärkers.
Auswirkung :
Die Eingangsströme I Ip und I In des Operationsverstärkers verursachen Spannungsabfälle
an dem äußeren Widerstandsnetzwerk und damit Fehler der Ausgangsspannung.Kompensation
: Kompensationsspannung wird dazu addiert
Ursachen:
unsymetrie
8
Welche Fehler Treten im OPV auf ?
1 Offsetspannung ->(Verschiebung bei Ud=0) Kompensation durch Potentiometer werden Ruheströme eingestellt
2 Biasstrom -> (Spannunsabfall) Kommpensationsspannung wird dazu gezählt zu Ua
3 unsymetrische Eingangsströme -> Der Fehler bleibt
9
Was versteht man unter der Angabe Rail- to –Rail im Datenblatt eines OPVs?
Rail to rail ist eine Eigenschaft des OPs, welche besagt, dass dessen
Ausgangsspannung bis fast an die Versorgungsspannung heran reicht.
10
Welche Aufgabe hat der Kondensator Ck im Operationsverstärker?
Er dient zu interner Frequenzkorrektur. Zusammen mit anderen Kapazitäten (Millerkapazitäten) bewirkt er dass, der Frequenzgang der Leerlaufverstärkung bis jenseits von Transitfrequenz einen Tiefpass entspricht und ist damit für die Stabilität der Schaltung zuständig.
Er begrenzt außerdem die slewrate.
11
Welche Aufgabe erfüllen Abblock Kondensatoren in einer Schaltung und wo werden diese in der fertigen Schaltung plaziert?
Die Abblockkondensatoren sind also auch aus EMV-Gründen notwendig. Die Störungen breiten sich über die Leitungen. Durch den Kondensator werden sie kleingehalen.
Kondensatoren werden an den Stromversorgungspins versehen. Damit der Kondensator seine Wirkung optimal entfalten kann, sollte er so nahe wie möglich am IC platziert werden.
12
Welche Anforderung besitzen OPVs für Anwendung in Audioschaltung?Ein Mess und Audioverstärker werden besonders hohe Anforderungen an den
Ein Mess und Audioverstärker werden besonders hohe Anforderungen an den
- Rausch- und Störabstand
- die Stabilität und den Frequenzgang gestellt.
13
Welche Anforderung besitzen OPVs für Anwendung in Videoschaltung?
In einem Video-Operationsverstärker ist eine hohe Geschwindigkeit bei der Signalübertragung entscheidend eine höhere Flankensteilheit sowie eine geringere Verzerrung
14
Wie funktioniert Stromspiegel?
T1 bildet den Steuerzweig seine Basis ist mit dem Kollektor kurzgeschlossen.T1 führt den Ruhestom und stellt dadurch die UBE Spannung für beide.
15
Ein Komparator ist nicht zwingend ein guter Verstärker. Was sind Anforderungen an einen idealen Komparator?
1) Unendliche Verstärkung und Bandbreite
2) Unendlich hoch Gleichtaktunterdrückung
3) Unendlich hohen Eingangswiderstand
4) Ausgangswiderstand Null
5) Vernachlässigbare Ruheströme, Offsetgrößen
6) Rückwirkungsfreiheit
16
Mutivation zu stabilisierung der Schaltung
Motivation für Stabilitätsbetrachtungen
- Gegenkopplung kann zur Mittkopplung werden
Ursachen für instabiles Verhalten :
- kapazitive Lasten
- parasitäre Kapazitäten
- Board-Design
- schlechte Masseführung
Schaltungstechnisch die Stabilität sicherstellen
- universell durch Ändern von VD des Operationsverstärkers
- speziell durch externe schaltungstechnische Maßnahmen
Mittel
- Zufügen einer weiteren Polstelle in H(s)
- Zufügen einer Pol- und einer Nullstelle in H(s)
- Zufügen einer zusätzlichen Nullstelle in H(s)
17
Zeichen Sie den Instrumentalverstärker
Sie besitzen eine hoche
- Gleichtaktunterdrückung
- hohen Eingangsimpedanz
- geringe Offsetspannung
18
Zeichnen Sie das Schaltbild einer linearen Spannungsstabilisierung mit einem Längstransistor. Machen Sie Ein und Ausgangsspannung kenntlich.
siehe Bild
19
Skizzieren Sie den prinzipiellen Verlauf von Schalterstrom i T 1, Diodenstrom i D 1 und Drosselstrom i L 1 . Gehen Sie hierbei von einem stationären Zustand der Schaltung aus.
siehe BILD
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Lernkarten
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Skizzieren Sie das ESB eines Transimpedanz- Verstärkers, Bennen Sie alle Elemente und geben Sie auch die entsprechenden Einheiten.
siehe bild
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Erklären Sie die Funktionsweise des Differenzverstärkers.
Ein Differenzverstärker ist ein elektronischer Verstärker mit zwei Eingängen, bei dem nicht ein einzelnes Signal, sondern die Differenz der beiden Eingangssignale Ue1 und Ue2 verstärkt wird.
Eingangsstufe realisiert die Differenzbildung von Eingangssignal und rückgekoppeltem Signal
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Wie messen Sie die Slew-rate eines OPV. Skizieren Sie die Messschaltung und beschreiben Sie das Vorgehen. Skizzieren Sie die Messschaltung.
Slewrate ist die Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung. Sie sagt also etwas darüber aus, wie schnell ein Verstärker seine Ausgangsspannung ändern kann (z.B. SR=0,5 V/microsek.). Das Ausgangssignal darf diesen Wert nicht Überschreiten, sonst treten Kurvenformverzerrungen auf.
Die untere Schaltung wird mit einem Rechtecksignal angesteuert. Es werden Eingang und Ausgangsspannung Osziloskopiert und die SR Berechnent (Steigende Flange) :SR=dUA/dt
Setzt man nun die SR bei gegebener Grenzfrequenz ein so kann man die Maximal zulässige Amplitude des Eingangssignals berechnen: Umax=SR/2*pi*fg
Bei einer Sinusförmiger Spannung tritt die höchste Änderungsgeschwindigkeit im Nulldurchgang auf bei m=2*pi*f*UdachAusgang.
4
Erklären Sie den Begriff Verstärkungsbandbreiteprodukt Nutzen Sie hierzu ggf. die Schaltung eines invertierenden Verstärkers.
Transitfrequenz ist das Verstärkungsbandbreiteprodukt. Sie gibt wann die Verstärkung genau 1 ist bzw. 0 dB.
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Was versteht man unter Kaskodenschaltung?
Welche Vorteile hat sie?
Sie stellt eine Kombination aus Kollektor und Basisschaltung dar.Sie eignet sich gut für die Bandbreitenvertärkung.
Die Kaskodenschaltung hat den Vorteil, dass sie geringen Millerefekt .
Unter millerkapazitäten versteht man Kollektor-Basis- Kapazitäten die sich im Transistoren also ineren OPV bilden. Diese erzeugen eine starke Gegenkopplung das zu niedriger Grenzfrequenz führt. Die Kaskodenschaltung reduziert den Effekt.
6
Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit eine rückgekoppelte Schaltung mit Operationsverstärker stabil ist und nicht schwingt?
Ein System ist stabil, wenn alle Pole von H(s) in der linken
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Welche Auswirkung hat der tatsächlich auftretende Biasstrom eines OPVs. Erklären Sie dies am Beispiel der Schaltung eines invertierenden Verstärkers.
Auswirkung :
Die Eingangsströme I Ip und I In des Operationsverstärkers verursachen Spannungsabfälle
an dem äußeren Widerstandsnetzwerk und damit Fehler der Ausgangsspannung.Kompensation
: Kompensationsspannung wird dazu addiert
Ursachen:
unsymetrie
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Welche Fehler Treten im OPV auf ?
1 Offsetspannung ->(Verschiebung bei Ud=0) Kompensation durch Potentiometer werden Ruheströme eingestellt
2 Biasstrom -> (Spannunsabfall) Kommpensationsspannung wird dazu gezählt zu Ua
3 unsymetrische Eingangsströme -> Der Fehler bleibt
9
Was versteht man unter der Angabe Rail- to –Rail im Datenblatt eines OPVs?
Rail to rail ist eine Eigenschaft des OPs, welche besagt, dass dessen
Ausgangsspannung bis fast an die Versorgungsspannung heran reicht.
10
Welche Aufgabe hat der Kondensator Ck im Operationsverstärker?
Er dient zu interner Frequenzkorrektur. Zusammen mit anderen Kapazitäten (Millerkapazitäten) bewirkt er dass, der Frequenzgang der Leerlaufverstärkung bis jenseits von Transitfrequenz einen Tiefpass entspricht und ist damit für die Stabilität der Schaltung zuständig.
Er begrenzt außerdem die slewrate.
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Welche Aufgabe erfüllen Abblock Kondensatoren in einer Schaltung und wo werden diese in der fertigen Schaltung plaziert?
Die Abblockkondensatoren sind also auch aus EMV-Gründen notwendig. Die Störungen breiten sich über die Leitungen. Durch den Kondensator werden sie kleingehalen.
Kondensatoren werden an den Stromversorgungspins versehen. Damit der Kondensator seine Wirkung optimal entfalten kann, sollte er so nahe wie möglich am IC platziert werden.
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Welche Anforderung besitzen OPVs für Anwendung in Audioschaltung?Ein Mess und Audioverstärker werden besonders hohe Anforderungen an den
Ein Mess und Audioverstärker werden besonders hohe Anforderungen an den
- Rausch- und Störabstand
- die Stabilität und den Frequenzgang gestellt.
13
Welche Anforderung besitzen OPVs für Anwendung in Videoschaltung?
In einem Video-Operationsverstärker ist eine hohe Geschwindigkeit bei der Signalübertragung entscheidend eine höhere Flankensteilheit sowie eine geringere Verzerrung
14
Wie funktioniert Stromspiegel?
T1 bildet den Steuerzweig seine Basis ist mit dem Kollektor kurzgeschlossen.T1 führt den Ruhestom und stellt dadurch die UBE Spannung für beide.
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Ein Komparator ist nicht zwingend ein guter Verstärker. Was sind Anforderungen an einen idealen Komparator?
1) Unendliche Verstärkung und Bandbreite
2) Unendlich hoch Gleichtaktunterdrückung
3) Unendlich hohen Eingangswiderstand
4) Ausgangswiderstand Null
5) Vernachlässigbare Ruheströme, Offsetgrößen
6) Rückwirkungsfreiheit
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Mutivation zu stabilisierung der Schaltung
Motivation für Stabilitätsbetrachtungen
- Gegenkopplung kann zur Mittkopplung werden
Ursachen für instabiles Verhalten :
- kapazitive Lasten
- parasitäre Kapazitäten
- Board-Design
- schlechte Masseführung
Schaltungstechnisch die Stabilität sicherstellen
- universell durch Ändern von VD des Operationsverstärkers
- speziell durch externe schaltungstechnische Maßnahmen
Mittel
- Zufügen einer weiteren Polstelle in H(s)
- Zufügen einer Pol- und einer Nullstelle in H(s)
- Zufügen einer zusätzlichen Nullstelle in H(s)
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Zeichen Sie den Instrumentalverstärker
Sie besitzen eine hoche
- Gleichtaktunterdrückung
- hohen Eingangsimpedanz
- geringe Offsetspannung
18
Zeichnen Sie das Schaltbild einer linearen Spannungsstabilisierung mit einem Längstransistor. Machen Sie Ein und Ausgangsspannung kenntlich.
siehe Bild
19
Skizzieren Sie den prinzipiellen Verlauf von Schalterstrom i T 1, Diodenstrom i D 1 und Drosselstrom i L 1 . Gehen Sie hierbei von einem stationären Zustand der Schaltung aus.
siehe BILD
