Elektronik
Operationsverstärker
Operationsverstärker
1)
Was verstäht man unter rail-to-rail
Wenn sich der Ausgang des Operationsverstärkers zwischen den Einspeisungsgränzen bewegt +- Us
2)
Wie Funktioniert ein Operationsverstärker?
Es wird ständig die Differenz zwischen den beiden Eingängen des Op. gebildet und verstärkt.
Ist z.B Eingang am + kleiner als an Minus so wird die Ausgangsspannung veringert.
Formel: Ua =v*Ud
U_d = U+ - U-
v_0=100 000 bei unbeschalteten OPv
v= Variabel bei beschalteten OPv ( Hängt von der Rückkopplung)
3)
Was verstäht man unter Gegenkopplung?
Ausgleich der Operationsverstärker Eingänge.D.h dürch die Gegenkopplung wird eine Differenzspannung von Ud=0V angesträbt.
Der OPV gleich den + und - Eingang aus.
In der Praxis wird die jedoch nicht 100% erreicht!
Für die idealen Operationsvertärker rechnet man mit Ud=0V
4)
Was versteht man unter Die virtuelle Masse (auch virtueller Nullpunkt, VNP)?
Beschreibt einen Punkt einer elektrischen Schaltung, der trotz fließender Ströme ein Massepotential aufweist, jedoch nicht direkt mit der Masse verbunden ist.
Dieser Punkt wird ständig dürch z.B Gegenkopplung Geregelt und auf 0V Ausgeglichen.
5)
Was versäht an unter Leerlaufverstärkung?
Es ist die Verstärkung in Unbeschalteten Zustand der OPVs.
6)
Der OPV ist aus mehreren Einzelnen Stuffen Aufgebaut welche Stufen sind das und was machen Die Vereinzelt?
Der OPV ist aufgebaut aus den drei Stufen:
1) Eingangsstufe:
Differenzverstärker-> Nimmt die Signale auf und Vergleicht Sie bzw. er Bildet eine Diferenz, die Verstärkt wird
2) Zwischenverstärker:
Der Zwischenverstärker ist erforderlich, weil der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers nicht ausreicht, um auf die geforderten hohen Werte zu kommen. Er verstärkt also zusätzlich das Signal. (Besteht aus z.B Emitterschaltungen)
3) Endstufe: Sorgt dafür das das der Ausgangswiderstand möglicht klein bleibt (Besteht aus z.B komplementären Emitterfolger)
7)
Wie unterscheiden sich invertierenden und nicht invertierende Verstärker?
- Phasenlage der Signale
und
- Widerstandsverhalten
8)
Geben Sie die Schaltung eines Differenzverstärkers (Eingangsstufe eines von Operationsverstärker) mit bipolar Transistor.
Siehe Bild:
9)
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
10)
Wie messen Sie die Slow-rate eines OPV. Skizieren Sie die Messschaltung und beschreiben Sie das Vorgehen. Skizzieren Sie die Messschaltung.
Es ist eine Datenblattangabe über die größtmögliche Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung des OPVs.
Die benötigte slew rate ist damit proportional zur Signalamplitude und zur Frequenz. Das heißt, dass ein Verstärker ein Signal mit großer Amplitude möglicherweise weniger korrekt überträgt als ein kleines Signal.
Slew-rate ist die max. Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung. Sie ist eine wichtige größe bei der OPV Beschreibung.Es kommt vor das auf grund von begrenzter Anstieggeschwindigkeit bei scnellen Spannungsänderungen Verzögerungen ergeben. Diese können nicht durch Gegenkopplung beseitigt werden.
11)
Erklären Sie den Begriff Verstärkungsbandbreiteprodukt Nutzen Sie hierzu ggf. die Schaltung eines invertierenden Verstärkers.
Da ie OPVs frequenzabhängig sind und damit v0 mit steigender Frequenz abfällt muss man wissen bis welcher Grenzfrequenz die Schaltung stabil Verstärkt.
ft=v*df
Transitfrequenz nennt das Bandbreite Produkt
12)
Geben Sie die Schaltung eines Differenzverstärkers mit J-FET Eingangstransistoren an.
Siehe Bild
13)
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 s-Halbebene liegen.
- Um Stabilität zu gewährleisten, muß entweder die gesamte Phasendrehung unter 90°
bleiben, weil dann mit Sicherheit keine mitkoppelnden Komponenten entstehen, oder
man muß I v 0 I < I halten, weil die Schaltung dann unabhängig vom Phasenwinkel
immer stabil bleibt.
Diese Bedingungen stellt man praktisch meist dadurch sicher, daß man dem Operationsverstärker den Frequenzgang eines einpoligen Tiefpasses, d.h. eines einfachen RC-Gliedes-
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1)
Was verstäht man unter rail-to-rail
Wenn sich der Ausgang des Operationsverstärkers zwischen den Einspeisungsgränzen bewegt +- Us
2)
Wie Funktioniert ein Operationsverstärker?
Es wird ständig die Differenz zwischen den beiden Eingängen des Op. gebildet und verstärkt.
Ist z.B Eingang am + kleiner als an Minus so wird die Ausgangsspannung veringert.
Formel: Ua =v*Ud
U_d = U+ - U-
v_0=100 000 bei unbeschalteten OPv
v= Variabel bei beschalteten OPv ( Hängt von der Rückkopplung)
3)
Was verstäht man unter Gegenkopplung?
Ausgleich der Operationsverstärker Eingänge.D.h dürch die Gegenkopplung wird eine Differenzspannung von Ud=0V angesträbt.
Der OPV gleich den + und - Eingang aus.
In der Praxis wird die jedoch nicht 100% erreicht!
Für die idealen Operationsvertärker rechnet man mit Ud=0V
4)
Was versteht man unter Die virtuelle Masse (auch virtueller Nullpunkt, VNP)?
Beschreibt einen Punkt einer elektrischen Schaltung, der trotz fließender Ströme ein Massepotential aufweist, jedoch nicht direkt mit der Masse verbunden ist.
Dieser Punkt wird ständig dürch z.B Gegenkopplung Geregelt und auf 0V Ausgeglichen.
5)
Was versäht an unter Leerlaufverstärkung?
Es ist die Verstärkung in Unbeschalteten Zustand der OPVs.
6)
Der OPV ist aus mehreren Einzelnen Stuffen Aufgebaut welche Stufen sind das und was machen Die Vereinzelt?
Der OPV ist aufgebaut aus den drei Stufen:
1) Eingangsstufe:
Differenzverstärker-> Nimmt die Signale auf und Vergleicht Sie bzw. er Bildet eine Diferenz, die Verstärkt wird
2) Zwischenverstärker:
Der Zwischenverstärker ist erforderlich, weil der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers nicht ausreicht, um auf die geforderten hohen Werte zu kommen. Er verstärkt also zusätzlich das Signal. (Besteht aus z.B Emitterschaltungen)
3) Endstufe: Sorgt dafür das das der Ausgangswiderstand möglicht klein bleibt (Besteht aus z.B komplementären Emitterfolger)
7)
Wie unterscheiden sich invertierenden und nicht invertierende Verstärker?
- Phasenlage der Signale
und
- Widerstandsverhalten
8)
Geben Sie die Schaltung eines Differenzverstärkers (Eingangsstufe eines von Operationsverstärker) mit bipolar Transistor.
Siehe Bild:
9)
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
10)
Wie messen Sie die Slow-rate eines OPV. Skizieren Sie die Messschaltung und beschreiben Sie das Vorgehen. Skizzieren Sie die Messschaltung.
Es ist eine Datenblattangabe über die größtmögliche Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung des OPVs.
Die benötigte slew rate ist damit proportional zur Signalamplitude und zur Frequenz. Das heißt, dass ein Verstärker ein Signal mit großer Amplitude möglicherweise weniger korrekt überträgt als ein kleines Signal.
Slew-rate ist die max. Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung. Sie ist eine wichtige größe bei der OPV Beschreibung.Es kommt vor das auf grund von begrenzter Anstieggeschwindigkeit bei scnellen Spannungsänderungen Verzögerungen ergeben. Diese können nicht durch Gegenkopplung beseitigt werden.
11)
Erklären Sie den Begriff Verstärkungsbandbreiteprodukt Nutzen Sie hierzu ggf. die Schaltung eines invertierenden Verstärkers.
Da ie OPVs frequenzabhängig sind und damit v0 mit steigender Frequenz abfällt muss man wissen bis welcher Grenzfrequenz die Schaltung stabil Verstärkt.
ft=v*df
Transitfrequenz nennt das Bandbreite Produkt
12)
Geben Sie die Schaltung eines Differenzverstärkers mit J-FET Eingangstransistoren an.
Siehe Bild
13)
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 s-Halbebene liegen.
- Um Stabilität zu gewährleisten, muß entweder die gesamte Phasendrehung unter 90°
bleiben, weil dann mit Sicherheit keine mitkoppelnden Komponenten entstehen, oder
man muß I v 0 I < I halten, weil die Schaltung dann unabhängig vom Phasenwinkel
immer stabil bleibt.
Diese Bedingungen stellt man praktisch meist dadurch sicher, daß man dem Operationsverstärker den Frequenzgang eines einpoligen Tiefpasses, d.h. eines einfachen RC-Gliedes