Microstructure Physics

 

Applied Surface Physics and Micro Technology

Übungsaufgaben zur Elektronikvorlesung SS 06 Uni Mz

 

F. Operationsverstärker 11. Juli 2006, 18 Uhr

 

1. Schaltungskonzepte

Wir haben nun alle Analogschaltungen behandelt, die für die Signalkonditionierung von Bedeutung sind. Schauen sie sich die nachstehenden Beispiele an und versuchen sie die Fragen zu beantworten.

a) TAA 861 (Siemens, 1970) (siehe unten)

Welche Rollen spielen die Eingansdioden und –widerstände? Welche Funktion haben die Transistoren. Welches Ausgangsstufenkonzept ist gewählt? Versuchen sie den schaltungstechnischen Trick in T5 und T6 zu erkennen. Welche Rolle spielen C1 und R9?

 

b) LM 709 (National, 1976)

Wie groß sind C1nd C2 zu bemessen? T9 dient dem Übergang von der symmetrischen (Differenz-) Verstärkung zum asymmetrischen Teil der Schaltung. Wieso? Die Ausgangsschaltung besteht aus einem stromgegengekoppelten Transistor T 13, welcher die beiden komplementären Endstufentransistoren treibt. Eine Potentialaufspaltung für beide Basen fehlt. Wie hilft R15, den Fehler zu mindern?

 

c) TL 081 (Texas Instruments, 1985)

Welchen Eingangswiderstand und –ruhestrom hat dieser Verstärker? Wozu dienen T13, T14, T12 und T1?  Welche Rolle hat T9 und R11?

 

d) CMOS-Bibliotheksverstärker (auch Tex. Instr. TLC 271)

Dieser Typ von Schaltungen findet sich in den Standard-Entwurfsbibliotheken von Foundries. Was fehlt hier im Vergleich zu den vorhergehenden Schaltungen? Welche Rolle spielen demnach  T5, T11 und T12? Welche Ausgangsdaten erreicht die Endstufe T9 und T10? Welchen wirtschaftlichen Vorteil bringt dieser OpAmp?

 

Zeichnungen aus: Köstner, Möschwitzer, Elektronische Schaltungstechnik, ISBN 3-341-00696-6

 

2. Mikrofonverstärker. Ein Piezomikrofon hat einen Innenwiderstand von 230 kohm und eine Empfindlichkeit von  60 dB (Angabe im Conrad Katalog, gemeint ist -60 dB re 1V/Pa). Für ein Haustelefon benötigen wie eine Lautsprecherleistung von ca. 10 mWatt. Ein kleiner Handy-Speaker hat eine Impedanz von 150 ohm und macht, wenn man es glauben möchte 100 Hz – 10 kHz.. Entwerfen sie eine einfache Schaltung unter der Verwendung eines 741-Universalverstärkers. Für eine gute Sprachqualität genügt es, einen Frequenzbereich von 150 Hz bis etwa 4 kHz zu haben. Angaben zur Sprechlautstärke und der Welt der Schallquellen finden sie z. B. unter www.sengpielaudio.com, wenn sie keine Zeit haben, verwenden sie 0,1 Pa.

 

 

3. Meßschaltung für Temperatur-Fernmessung

Für einen Versuch brauchen sie einen Ofen, dessen Temperatur sie bis 800 °C möglichst genau messen wollen. Selbstverständlich haben sie sich eine AD-Wandlerkarte für ihren Notebook gekauft, die macht aber einen Eingangsspannungsbereich von 0…1 Volt bei 12 bit Auflösung und einen Fehler von +/- 5 LSB. Entwerfen sie einen Anpassungsverstärker – die klassische Lösung wäre hier ein Brückenverstärker, sie können sich aber auch so etwas Nobles wie eine 4-Punkt Messung mit einem REF 200 von Burr Brown machen (die wurden auch gekauft- von Texas Instruments). Es bietet sich an, einen PT 1000 (oder einen PT 100) einzusetzen. Welche Genauigkeit der Temperaturmessung erreichen sie. Spielt Rauschen eine Rolle?

 

 

 

 

 

a) TAA 861

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b) LM 709

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)              TL 081

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d)              TLC 271