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circuit_design:uebung_3.5.2 [2021/09/21 04:56] – Externe Bearbeitung 127.0.0.1circuit_design:uebung_3.5.2 [2023/06/26 14:04] (aktuell) – mexleadmin
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-<WRAP pagebreak></WRAP> +<WRAP pagebreak></WRAP> <panel type="info" title="Exercise 3.5.2. Variations of the non-inverting amplifier"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
-<panel type="info" title="Aufgabe 3.5.2. Variationen des nicht-invertierenden Verstärkers"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+
  
-<wrap noprint>Unten stehend</wrap><wrap onlyprint>Auf den folgenden Seiten</wrap> finden Sie Schaltungen mit einem idealen Operationsverstärker, welche dem nicht-invertierenden Verstärker ähneln und deren Spannungsverstärkung $A_V$ zu ermitteln ist. +Below you will find circuits with an ideal operational amplifier, which are similar to the non-inverting amplifier and whose voltage gain $A_V$ must be determined.
  
-__Annahmen__   +__Assumptions__ 
-  * $R_1 = R_3 = R_4 = R$+ 
 +   * $R_1 = R_3 = R_4 = R$
   * $R_2 = 2 \cdot R$   * $R_2 = 2 \cdot R$
-  * $U_E$ entstammt einer niederohmigen Quelle +  * $U_\rm I$ comes from a low-resistance source 
-  * $U_A$ liegt an einem hochohmigen Verbraucher an+  * $U_\rm O$ is due to a high-resistance consumer 
 + 
 +__Exercises__ 
 + 
 +  - Enter the voltage gain $A_\rm V$ for each circuit. A detailed calculation as before is not necessary. 
 +  - For Figure 7, indicate how the voltage gain can be determined. 
 +  - Generalize with the following justifications: 
 +      - How has a short circuit of the two OPV inputs must be taken into account? 
 +      - How do resistances have to be considered in the following cases: 
 +        - with one terminal (so "one connector") directly and exclusively on an OPV input, 
 +        - with both terminals each directly connected to an OPV input. 
 +  - In which circuits do resistors $R_3$ and $R_4$ represent an unloaded voltage divider? 
 + 
 +To approach the problems, you should try to use the knowledge from the inverting amplifier. It can be useful to simulate the circuits via [[http://www.falstad.com/circuit/|Falstad-Circuit]] or Tina TI. In the first two circuits, tips can be seen under the illustration as support. \\ 
 + \\ 
 +**__Important__**: As always in your studies, you should try to generalize the knowledge gained from the task.
  
-__Aufgaben__ +<WRAP onlyprint> **Tipps**
-  - Geben Sie für jede Schaltung die Spannungsverstärkung $A_V$ an. Eine detaillierte Rechnung wie bisher ist nicht notwendig. +
-  - Geben Sie für die Abbildung 7 an, wie die Spannungsverstärkung ermittelt werden kann. +
-  - Verallgemeinern Sie mit Begründung wie  +
-    - ein Kurzschluss der beiden OPV Eingänge zu berücksichtigen ist, +
-    - Widerstände zu berücksichtigen sind, wenn diese +
-      - mit einer Klemme ("auf einer Seite") direkt und ausschließlich an einem OPV Eingang liegen, +
-      - mit je einer Klemme direkt an einem OPV Eingang liegen. +
-  - In welchen Schaltungen stellen die Widerstände $R_3$ und $R_4$ einen unbelasteten Spannungsteiler dar?+
  
-Um sich den Problemen zu nähern, sollten Sie versuchen die Kenntnisse aus dem invertierenden Verstärker nutzen. Es kann sich anbieten die Schaltungen über [[http://www.falstad.com/circuit/|Falstad-Circuit]] oder Tina TI zu simulieren. Als Unterstützung sind in den ersten beiden Schaltungen Tipps unter der Abbildung zu sehen.   +  * How big is the current flow into the inverting and non-inverting input of an ideal operational amplifier? So what voltage drop would there be across a resistor whose one connection only leads to one input of the operational amplifier ($R_3$)? 
-\\ \\ +  * The operational amplifier always tries to output as much current at the output that the required minimum voltage $U_\rm D$ results between the inverting and non-inverting input. How high can $U_\rm D$ be assumed? Can this voltage also be built up via a resistor ($R_4$)? 
-**__Wichtig__**: Wie immer im Studium sollten Sie versuchen die Kenntnisse aus der Aufgabe zu verallgemeinern.+  * Can different resistors (e.g. because they are between the same nodes) be combined?
  
-<WRAP onlyprint> 
-**Tipps** 
-  * Wie groß ist der Stromfluss in den invertierenden und nicht invertierenden Eingang bei einem idealen Operationsverstärker? Welchen Spannungsabfall würde es also an einem Widerstand geben, dessen einer Anschluss nur zu einem Eingang des Operationsverstärkers führt?  
-  * Der Operationsverstärker versucht stets soviel Strom am Ausgang auszugeben, damit sich zwischen invertierendem und nicht invertierendem Eingang die benötigte minimale Spannung $U_D$ ergibt. Wie groß kann $U_D$ angenommen werden? Kann diese Spannung auch über einen Widerstand aufgebaut werden? 
-  * Können verschiedene Widerstände (z.b. weil diese zwischen den gleichen Knoten liegen) zusammengefasst werden? 
 </WRAP> </WRAP>
  
 <WRAP pagebreak></WRAP><WRAP group><WRAP half column> <WRAP pagebreak></WRAP><WRAP group><WRAP half column>
  
-<WRAP right><panel type="default">  +<WRAP right><panel type="default"> Abb. 1 \\ {{drawio>pic3_5_2_Aufgabe1.svg}} </panel></WRAP> \\  \\  \\  \\  \\  \\  \\  \\ <WRAP noprint> 
-Abb. 1 \\ + 
-{{drawio>pic3_5_2_Aufgabe1 }} +++++ Hints| 
-</panel></WRAP> + 
-\\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ +  * How high is the current flow into the inverting and non-inverting input of an ideal operational amplifier? What voltage drop would there be across a resistor whose one connection only leads to one input of the operational amplifier? ($R_3$)? 
-<WRAP noprint> +  * The operational amplifier always tries to output enough current at the output so that the required minimum voltage is between the inverting and non-inverting input $U_\rm D$ results. How big can $U_\rm D$ be accepted? Can this voltage also via a resistor ($R_4$) being constructed? 
-++++ Tipps| +
-  * Wie groß ist der Stromfluss in den invertierenden und nicht invertierenden Eingang bei einem idealen Operationsverstärker? Welchen Spannungsabfall würde es also an einem Widerstand geben, dessen einer Anschluss nur zu einem Eingang des Operationsverstärkers führt ($R_3$)?  +
-  * Der Operationsverstärker versucht stets soviel Strom am Ausgang auszugeben, damit sich zwischen invertierendem und nicht invertierendem Eingang die benötigte minimale Spannung $U_D$ ergibt. Wie groß kann $U_D$ angenommen werden? Kann diese Spannung auch über einen Widerstand ($R_4$) aufgebaut werden?+
 ++++ ++++
 +
 </WRAP> </WRAP>
  
 </WRAP><WRAP half column> </WRAP><WRAP half column>
  
-<WRAP right><panel type="default">  +<WRAP right><panel type="default"> Abb. 2 \\ {{drawio>pic3_5_2_Aufgabe2.svg}} </panel></WRAP> 
-Abb. 2 \\ + 
-{{drawio>pic3_5_2_Aufgabe2 }} + \\  \\  \\  \\  \\  \\  \\  \\ <WRAP noprint> 
-</panel></WRAP>+ 
 +++++ Hints| 
 + 
 +  * How much current must flow through $R_4 = R$ so that the expected voltage $U_4$ results? 
 +  * How much current must flow through $R_2 = 2 \cdot R$ fließen? 
 +  * How much current must flow through $R_1 = R$? How high is the voltage at $R_1$?
  
-\\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ 
-<WRAP noprint> 
-++++ Tipps| 
-  * Wieviel Strom muss über $R_4 = R$ fließen, damit sich die erwartete Spannung $U_4$ ergibt? 
-  * Wieviel Strom muss entsprechend über $R_2 = 2 \cdot R$ fließen? 
-  * Wieviel Strom fließt also durch $R_1 = R$? welche Spannung ergibt sich also an $R_1$? 
 ++++ ++++
  
 </WRAP></WRAP></WRAP> </WRAP></WRAP></WRAP>
  
-<WRAP onlyprint>\\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\  </WRAP> +<WRAP onlyprint> \\  \\  \\  \\  \\  \\  \\  \\ </WRAP> <WRAP group><WRAP half column>
-<WRAP group><WRAP half column>+
  
-<WRAP right><panel type="default">  +<WRAP right><panel type="default"> Abb. 3 \\ {{drawio>pic3_5_2_Aufgabe3.svg}} </panel></WRAP> </WRAP><WRAP half column>
-Abb. 3 \\ +
-{{drawio>pic3_5_2_Aufgabe3 }} +
-</panel></WRAP> +
-</WRAP><WRAP half column>+
  
-<WRAP right><panel type="default">  +<WRAP right><panel type="default"> Abb. 4 \\ {{drawio>pic3_5_2_Aufgabe4.svg}} </panel></WRAP> </WRAP></WRAP>
-Abb. 4 \\ +
-{{drawio>pic3_5_2_Aufgabe4 }} +
-</panel></WRAP> +
-</WRAP></WRAP>+
  
-<WRAP pagebreak></WRAP> +<WRAP pagebreak></WRAP> <WRAP group><WRAP half column>
-<WRAP group><WRAP half column>+
  
-<WRAP right><panel type="default">  +<WRAP right><panel type="default"> Abb. 5 \\ {{drawio>pic3_5_2_Aufgabe5.svg}} </panel></WRAP> </WRAP><WRAP half column>
-Abb. 5 \\ +
-{{drawio>pic3_5_2_Aufgabe5 }} +
-</panel></WRAP> +
-</WRAP><WRAP half column>+
  
-<WRAP right><panel type="default">  +<WRAP right><panel type="default"> Abb. 6 \\ {{drawio>pic3_5_2_Aufgabe6.svg}} </panel></WRAP> </WRAP></WRAP>
-Abb. 6 \\ +
-{{drawio>pic3_5_2_Aufgabe6 }} +
-</panel></WRAP> +
-</WRAP></WRAP>+
  
-<WRAP onlyprint>\\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\  </WRAP> +<WRAP onlyprint> \\  \\  \\  \\  \\  \\  \\  \\ </WRAP> <WRAP group><WRAP half column>
-<WRAP group><WRAP half column>+
  
-<WRAP right><panel type="default">  +<WRAP right><panel type="default"> Abb. 7 \\ {{drawio>pic3_5_2_Aufgabe7.svg}} </panel></WRAP> </WRAP><WRAP half column>
-Abb. 7 \\ +
-{{drawio>pic3_5_2_Aufgabe7 }} +
-</panel></WRAP> +
-</WRAP><WRAP half column>+
  
-<WRAP right><panel type="default">  +<WRAP right><panel type="default"> Abb. 8 \\ {{drawio>pic3_5_2_Aufgabe8.svg}} </panel></WRAP> </WRAP></WRAP>
-Abb. 8 \\ +
-{{drawio>pic3_5_2_Aufgabe8 }} +
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-</WRAP></WRAP>+
  
-<WRAP pagebreak></WRAP> +<WRAP pagebreak></WRAP> <WRAP group><WRAP half column>
-<WRAP group><WRAP half column>+
  
-<WRAP right><panel type="default">  +<WRAP right><panel type="default"> Abb. 9 \\ {{drawio>pic3_5_2_Aufgabe9.svg}} </panel></WRAP> </WRAP><WRAP half column> </WRAP></WRAP>
-Abb. 9 \\ +
-{{drawio>pic3_5_2_Aufgabe9 }} +
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 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
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