vorläufiges Skript zur Vorlesung ES1 - Elektrotechnik
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Skript zur Vorlesung ES1, Fassung vom 9.Mai 2006, Prof.Dr.Arnold, FB1, FH-Ge 50 und stellt exakt die ursprüngliche Schaltung dar. Die Vorwärtsverstärkung e wird durch die gesteuerte Quelle geliefert. Am Ausgang der gesteuerten Quelle wird die Steuergröße in Form einer Spannung parallel abgegri¤en und über ein Rückkopplungsnetzwerk dem Steuereingang in Reihe als Spannung (Ur) wieder zugeführt. Man spricht deshalb von einem Reihen-Parallel Rückkopplungsverstärker oder einfach von einer Reihen-Parallelschaltung von Vorwärtsverstärker und Rückkopplungsnetzwerk. Der Begri¤ Reihen-Parallel-Gegenkopplung wird auch häu…g verwendet. Man beachte, dass sowohl der Vorwärtsverstärker als auch das Rückkopplungsnetzwerk rückwirkungsfrei aufgebaut sind. Gemäßder Vierpoltheorie eignen sich zur Beschreibung dieser Anordnung die h-Parameter besonders gut. Auf Details der Vierpoldarstellung wird hier nicht eingegangen. Literatur dazu: z.B. [UM97, Kapitel 7] 4.6.8 Spannungsfolger (Impedanzwandler) Eine Spannungsfolger ist eine Schaltung mit einem sehr hohen Eingangswiderstand und einem sehr kleinen Ausgangswiderstand, deren Verstärkung Eins beträgt. Man nennt diese Schaltung auch oft Impedanzwandler. Spannungsfolgerschaltungen können auf verschiedene Arten aufgebaut werden, u.a. auch mit Operationsverstärkern. Die folgende Abbildung zeigt eine Spannungsfolgerschaltung mit Operationsverstärker. Sie geht unmittelbar aus der Grundschaltung des nicht-invertierenden Verstärkers hervor, wenn R2 = 0 und R1 ! 1 gesetzt wird.
Skript zur Vorlesung ES1, Fassung vom 9.Mai 2006, Prof.Dr.Arnold, FB1, FH-Ge 51 4.7 invertierender Transimpedanzverstärker Eine weitere Grundschaltung ist der invertierende Transkonduktanzverstärker, der in der folgenden Abbildung dargestellt ist. Umgezeichnet in eine Schaltung mit gesteuerter Quelle ergibt dies folgende Schaltung mit einem Knotenpunkt 4.7.1 Kopplung der Quelle Bei abgeschalteter konstanter Quelle Ie erhält man Ust = eUT est . Damit wird dUst dUT est , woraus folgt, dass die Quelle gegengekoppelt ist. 4.7.2 Transferfunktion Ua(Ie) Die Knotenpunktsgleichung erhält man direkt aus der Schaltung 1 R u1 = 1 R u1 = u1 = e Us R + Ie mit Us = u1 ergibt sich e u1 R + Ie R 1 + e mit der Lösung Ie = e < 0 Daraus ergibt sich die Ausgangsspannung als Funktion des Eingangsstromes und damit die Transferfunktion Ua = e Us = e u1 e = R Ie 1 + e Selbst für relativ kleine Spannungsverstärkungen e des OPs ergibt sich in guter Näherung mit der Transimpedanz -R. Ua R Ie
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<strong>Skript</strong> <strong>zur</strong> <strong>Vorlesung</strong> <strong>ES1</strong>, Fassung vom 9.Mai 2006, Prof.Dr.Arnold, FB1, FH-Ge 50<br />
und stellt exakt die ursprüngliche Schaltung dar. Die Vorwärtsverstärkung e wird durch die gesteuerte<br />
Quelle geliefert. Am Ausgang der gesteuerten Quelle wird die Steuergröße in Form einer<br />
Spannung parallel abgegri¤en und über ein Rückkopplungsnetzwerk dem Steuereingang in<br />
Reihe als Spannung (Ur) wieder zugeführt. Man spricht deshalb von einem Reihen-Parallel<br />
Rückkopplungsverstärker oder einfach von einer Reihen-Parallelschaltung von Vorwärtsverstärker<br />
und Rückkopplungsnetzwerk. Der Begri¤ Reihen-Parallel-Gegenkopplung<br />
wird auch häu…g verwendet.<br />
Man beachte, dass sowohl der Vorwärtsverstärker als auch das Rückkopplungsnetzwerk rückwirkungsfrei<br />
aufgebaut sind. Gemäßder Vierpoltheorie eignen sich <strong>zur</strong> Beschreibung dieser Anordnung<br />
die h-Parameter besonders gut. Auf Details der Vierpoldarstellung wird hier nicht<br />
eingegangen.<br />
Literatur dazu: z.B. [UM97, Kapitel 7]<br />
4.6.8 Spannungsfolger (Impedanzwandler)<br />
Eine Spannungsfolger ist eine Schaltung mit einem sehr hohen Eingangswiderstand und einem<br />
sehr kleinen Ausgangswiderstand, deren Verstärkung Eins beträgt. Man nennt diese Schaltung<br />
auch oft Impedanzwandler. Spannungsfolgerschaltungen können auf verschiedene Arten aufgebaut<br />
werden, u.a. auch mit Operationsverstärkern. Die folgende Abbildung zeigt eine Spannungsfolgerschaltung<br />
mit Operationsverstärker.<br />
Sie geht unmittelbar aus der Grundschaltung des nicht-invertierenden Verstärkers hervor, wenn<br />
R2 = 0 und R1 ! 1 gesetzt wird.
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