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I n h a l t s v e r z e i c h n i s 1 Messung bzw. Abgleich der Offsetspannung am Operationsverstärker A3. 3 1.3 Messwerte und Tabellen.. 4 1.4 Formeln und Berechnungsbeispiele. 4 1.6 Anmerkung und Diskussion.. 6 2 Messung der Eingangsruheströme am Operationsverstärker A3. 7 2.3 Messwerte und Tabellen.. 8 2.4 Formeln und Berechnungsbeispiele. 8 2.6 Anmerkung und Diskussion.. 9 1 Messung bzw. Abgleich der Offsetspannung am Operationsverstärker A31.1 Aufgabenstellung
- Messung bzw. Abgleich der Offsetspannung am Operationsverstärker A3. Hierzu soll ein nichtinvertierender Verstärker mit einer Verstärkung von 40dB aufgebaut werden. - Vergleich des gemessenen Wertes mit dem Wert aus dem Datenblatt. - Was passiert, wenn zwischen dem nichtinvertierenden Eingang des OP und Masse ein Widerstand mit 100kΩ geschaltet wird? Anmerkung: Mit Hilfe des Tasters am Übungsgerät kann das Abgleichpotentiometer vom OP getrennt und somit die wahre Offsetspannung des OP bestimmt werden. Es muss darauf geachtet werden, dass der Abgleich im weiteren Verlauf der Übung nicht mehr verstellt wird. 1.2 Schaltung
Schaltung 1: Schaltung zur Messung der Offsetspannung UOS des OP A3
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Schaltung 2: 100kΩ am nichtinvertierenden Eingang R1 = 1kΩ R2 = 100kΩ 1.3 Messwerte und Tabellen
Zu Schaltung 1: Zu Schaltung 2: 1.4 Formeln und Berechnungsbeispiele
Ermittlung der Widerstandswerte R1 und R2: Geforderte Verstärkung: A = 40dB
Verstärkung eines nicht invertierenden Verstärkers:
Die Wahl von R1 und R2 orientiert sich nun nach den vorhandenen Widerstandswerten am Übungsgerät:
Mit diesen Werten ergibt sich eine Verstärkung A = 101. Zu Schaltung 1:
Zu Schaltung 2:
Der Strom I1 entspricht dem negativen Wert des Eingangsruhestroms IB+ (IB+= -I1) 1.5 Geräteverzeichnis
- Fluke 75 Multimeter - Messverstärker-Übungsgerät 1.6 Anmerkung und Diskussion
Mit Hilfe des Abgleichpotentiometers kann man die Ausgangsspannung des OP A3 auf Null abgleichen. Zur Ermittlung der Offsetspannung wird die interne Offsetspannung durch drücken des Tasters weggeschaltet und der Eingang auf Masse gelegt. Die gemessene Spannung U2 entspricht der um den Faktor A verstärkten Offsetspannung! Bei Betrachtung der ermittelten Offsetspannung UOS erkennt man, dass diese deutlich unter der Offsetspannung im Datenblatt liegt. Das liegt daran, dass der Hersteller im Datenblatt immer die schlechtesten Werte angibt!
Durch Wahl von R1 und R2 ergibt sich eine Verstärkung von A = 101.
Aus Stabilitätsgründen wurde an den Eingang des Verstärkers ein Kondensator geschaltet (um Aufschwingen zu vermeiden).
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• Click on download to get complete and readable text • This is a free of charge document sharing network • First upload your own document, and you get a word document per email • No registration necessary, gratis Swap homeworks and notes at no charge! Gratis scripts for students and pupils! - Messung der Eingangsruheströme am OP A3. - Vergleich der gemessenen Werte mit den Werten für Bias- und Offsetstrom aus dem Datenblatt. - Ermitteln der Stromrichtung des Biasstroms anhand der Messergebnisse. Anmerkung: Die Messung basiert auf der Integration des Biasstroms im Kondensator C = 1μF und der Messung der Ausgangsspannung des OP nach Ablauf einer frei wählbaren Messzeit T. Zum Start der Messung wird der Kurzschlussbügel über dem Kondensator entfernt. 2.2 Schaltung
Schaltung 3: Schaltung zur Bestimmung von IB-
Schaltung 4: Schaltung zur Bestimmung von IB+ 2.3 Messwerte und Tabellen
Die Ströme IB- und IB+ fließen demzufolge zum Operationsverstärker (siehe Schaltung 3 und 4)! 2.4 Formeln und BerechnungsbeispieleAusgehend von der Formel Berechnung von IB-: Die Spannung UC beträgt vor der Messung 0V, da ein Kurzschlussbügel über dem Kondensator liegt. Nachdem der Bügel für 60 Sekunden geöffnet war, hatte der Ausgang eine Spannung von U2 = 2,89V erreicht. Der invertierende Eingang des OP liegt virtuell auf Masse, da auch der nicht invertierende Eingang auf Masse liegt. Also ist die Spannung U2 gleich der Spannung UC.
Berechnung von IB+:
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Berechnung von IB (Bias- bzw. Eingangsruhestrom):
Berechnung von IOS (Eingangsoffsetstrom):
2.5 Geräteverzeichnis
- Fluke 75 Multimeter - Messverstärker-Übungsgerät 2.6 Anmerkung und Diskussion
Wenn man die Zeitmessung genauer betrachtet, erkennt man, dass diese mit einem Fehler behaftet ist. Mit Beginn der Zeitmessung wurde die Kurzschlussstrippe auf der Übungstafel herausgezogen. Hier ergibt sich bezüglich der Gleichzeitigkeit eine gewisse Ungenauigkeit. Ebenso ist eine Ungenauigkeit zwischen Ende der Zeitmessung und Ablesen des Spannungswertes vorhanden. Wird zu Beginn und Ende der Zeitmessung jeweils eine Ungenauigkeit von 0,5 Sekunden angenommen (Verfälschung der Zeitmessung beträgt also 1 Sekunde), kann man Auskunft über die relative Messunsicherheit der verwendeten Zeitmessung geben:
Bei der Berechnung der Ströme ist besonders auf die Vorzeichen zu achten. Da die Differenzspannung des OP gleich 0 ist, liegt an den Kondensatoren immer die Spannung U2 an. Der Spannungspfeil wurde demnach eingezeichnet! Auch der Strom am Kondensator wurde in diese Richtung gezeichnet. Die Ströme IB- und IB+ wurden immer in Richtung OP gezeichnet. Das Vorzeichen der Ströme ergibt dann die Rechnung.
Die Werte für IB und IOS liegen wieder deutlich unter den Werten aus dem Datenblatt. | |||||||||
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