1 v out. v in. out 2 = R 2

Relaterede dokumenter
KREDSLØBSTEORI 10 FORELÆSNINGER OM ELEKTRISKEKREDSLØB

KREDSLØBSTEORI 10 FORELÆSNINGER OM ELEKTRISKEKREDSLØB

El-Teknik A. Rasmus Kibsgaard Riehn-Kristensen & Jonas Pedersen. Klasse 3.4

Analog Øvelser. Version. A.1 Afladning af kondensator. Opbyg følgende kredsløb: U TL = 70 % L TL = 50 %

Elektronikken bag medicinsk måleudstyr

Hjertets elektriske potentialer og målingen af disse

KREDSLØBSTEORI 10 FORELÆSNINGER OM ELEKTRISKEKREDSLØB

Øvelses journal til ELA Lab øvelse 4: Superposition

Computer- og El-teknik A 6. semester BAR Version 03.17

KREDSLØBSTEORI 10 FORELÆSNINGER OM ELEKTRISKEKREDSLØB

Hold 6 Tirsdag. Kristian Krøier, Jacob Christiansen & Thomas Duerlund Jensen Fag: ELA Lærer: Jan Petersen (JPe) Dato for aflevering: 29.

i(t) = 1 L v( τ)dτ + i(0)

Projekt. Analog Effektforstærker.

Øvelse 1.5: Spændingsdeler med belastning Udført af: Kari Bjerke Sørensen, Hjalte Sylvest Jacobsen og Toke Lynæs Larsen.

Boolsk algebra For IT studerende

MASKELIGNINGER - KIRCHHOFFS LOVE (DC) Eksempel

Aalborg Universitet Esbjerg 18. december 2009 Spændings og deformationsanalyse af perforeret RHS stålprofil Appendiks F Strain gauges BM7 1 E09

Differensforstærkning

Boolsk algebra For IT studerende

U Efter E12 rækken da dette er den nærmeste I

MODUL 5 ELLÆRE: INTRONOTE. 1 Basisbegreber

3V 0 7V. (der mangler dokumentation for at det virker, men jeg mangler databladene for relæerne)

Figur 0.1: To kredsløb hvor en operationsforstærker bliver brugt som komparator. [1]

Bedste rette linje ved mindste kvadraters metode

ELEKTRISKE KREDSLØB OG DYNAMISKE SYSTEMER

E3-4 Analog Elektronik (AEL)

Mini SRP. Afkøling. Klasse 2.4. Navn: Jacob Pihlkjær Hjortshøj, Jonatan Geysner Hvidberg og Kevin Høst Husted

Michael Jokil

NOGLE OPGAVER OM ELEKTRICITET

J-fet. Kompendium om J-FET

Matematik A. Studentereksamen. Forberedelsesmateriale. Digital eksamensopgave med adgang til internettet

Metal Detektor. HF Valgfag. Rapport.

Resonans 'modes' på en streng

Undervisningsbeskrivelse for design & produktion - el

Thevenin / Norton. 1,5k. Når man går rundt i en maske, vil summen af spændingsstigninger og spændingsfald være lig med 0.

Materialer: Strømforsyningen Ledninger. 2 fatninger med pære. 1 multimeter. Forsøg del 1: Serieforbindelsen. Serie forbindelse

Af: Valle Thorø Fil.: Oscilloscopet Side 1 af 10

C R. Figur 1 Figur 2. er eksempler på kredsløbsfunktioner. Derimod er f.eks. indgangsimpedansen

Indre modstand og energiindhold i et batteri

Ohms lov. Formål. Princip. Apparatur. Brug af multimetre. Vi undersøger sammenhængen mellem spænding og strøm for en metaltråd.

Transienter og RC-kredsløb

Benjamin Franklin Prøv ikke at gentage forsøget! hvor er den passerede ladning i tiden, og enheden 1A =

Strømforsyning +/- 12V serieregulator og 5V Switch mode

TG 8. Indhold: TG8 - Kredsløbsbeskrivelse Gruppemedlemmer: Kim Andersen, Kasper Jensen & Thyge Mikkelsen Dato: Modtaget af: Søren Knudsen

Analyseopgaver. Forklar kredsløbet. Forklar kredsløbet. 3.0 DC Adapter med Batteri Backup.

Elementær Matematik. Mængder og udsagn

Personlig stemmeafgivning

Den ideelle operationsforstærker.

Elektrodynamik Lab 1 Rapport

Velkommen til. EDR Frederikssund Afdelings Almen elektronik kursus. Joakim Soya OZ1DUG Formand. EDR Frederikssund afdeling Almen elektronik kursus

Samtaleanlæg Projekt.

Når enderne af en kobbertråd forbindes til en strømforsyning, bevæger elektronerne i kobbertråden sig (fortrinsvis) i samme retning.

Øvelsesvejledning. Frekvenskarakteristikker Simulering og realisering af passive filtre.

Daniells element Louise Regitze Skotte Andersen

tto P Vandteknik ApS

Studieretningsopgave

Operationsforstærkere

Hi-Fi forstærker med digital styring

C) Perspektiv jeres kommunes resultater vha. jeres svar på spørgsmål b1 og b2.

Skriftlig prøve i KDS

Temperaturmåler. Klaus Jørgensen. Itet. 1a. Klaus Jørgensen & Ole Rud. Odense Tekniskskole. Allegade 79 Odense C /

og til summer af stambrøker. Bemærk: De enkelte brøker kan opskrives på flere måder som summer af stambrøker.

0.1 Modultest af hardware

Modellering af elektroniske komponenter

DETTE OPGAVESÆT INDEHOLDER 5 OPGAVER MED IALT 11 SPØRGSMÅL. VED BEDØMMELSEN VÆGTES DE ENKELTE

LTspice. Software program for kredsløbssimulering Kan frit downloades fra v/ OZ5BG Bent Grønbæk Olesen

KONDENSATORER (DC) Princip og kapacitans Serie og parallel kobling Op- og afladning

Pointen med Funktioner

Ohms Lov Ohms lov beskriver sammenhæng mellem spænding, strømstyrke og modstand.

Varmeligningen og cosinuspolynomier.

Ligninger med reelle løsninger

Øvelse. Øvelse. D.1 CMOS-øvelse. Under øvelsen laves notater, som senere bruges i den efterfølgende journal! Opgave 1:

Naturvidenskab. En fællesbetegnelse for videnskaberne om naturen, dvs. astronomi, fysik, kemi, biologi, naturgeografi, biofysik, meteorologi, osv

Planlægning af systemet

Quick guide for lyd og lysanlæg i Aksen

Tal. Vi mener, vi kender og kan bruge følgende talmængder: N : de positive hele tal, Z : de hele tal, Q: de rationale tal.

AARHUS UNIVERSITET. Det naturvidenskabelige fakultet 3. kvarter forår OPGAVESTILLER: Allan H. Sørensen

Simulering af en Mux2

Projekt 7.4. Rationale tal brøker og decimaltal

Formålet med dette forsøg er at lave en karakteristik af et 4,5 V batteri og undersøge dets effektforhold.

Undervisningsbeskrivelse for fysik B 2. B 2011/2012

Modellering af balance på en vippe

Erhvervsakademiet Fyn Signalbehandling Aktivt lavpas filter Chebyshev Filter

Algebra - Teori og problemløsning

Newtons love - bevægelsesligninger - øvelser. John V Petersen

BRUGSANVISNING MODEL

Kapitel 3 Lineære sammenhænge

Tastning af transceiver. OZ5PZ Poul Rosenbeck

Introduktion til Laplace transformen (Noter skrevet af Nikolaj Hess-Nielsen sidst revideret marts 2013)

Nulstrømme i den spændingsløse pause ved enpolet genindkobling

Begynderstof: Hvad er en Wheatstonebro?

Alt dette er også grundlaget for digitalteknikken, som er baseret på logiske

Laboratorie Strømforsyning

Komplekse tal i elektronik

GSM / SMS dør/port kontrol enhed

Dokumentation af programmering i Python 2.75

Micro:Bit Indbygget sensorer og Monk Makes sensorbord

Kapitel 2 Tal og variable

Opgave 1. Hvilket af følgende tal er størst? Opgave 2. Hvilket af følgende tal er mindst? Opgave 3. Hvilket af følgende tal er størst?

Teoretiske Øvelser Mandag den 13. september 2010

Transkript:

EE Basis 200 KRT3 - Løsningsforslag 2/9/0/JHM Opgave : Figur : Inverterende forstærker. Figur 2: Ikke-inverterende. Starter vi med den inverterende kobling så identificeres der et knudepunkt ved OPAMP ens (-) terminal. Kaldes denne Va finder vi følgende vha. Knudepunktsmetoden: V a + v R R in 2 R v out Da vi ydermere antager at OPAMP en er ideel, så gælder Virtuel jord princippet, hvilket vil sige, at V (+) = V (-). Da V (+) er sat til stel gælder altså at V (-) er 0 V, og da V (-) = V a fåes v in R v out v out = v in R For den ikke-inverterende kobling er det samme øvelse. Igen finder vi et knudepunkt ved OPAMP ens (-) terminal, som samtidig er potentialet netop mellem de to modstande: V a + v R R out 2

SIDE 2/5 Også her er OPAMP en jo ideel, hvilket vil sige, at V (+) = V (-). Da V (+) er sat til v in gælder altså at V (-) (og dermed V a ) er lig v in Dermed er begge forstærkningsudtrykkene blevet eftervist. Opgave 2: Vi ser naturligvis straks at der her er tale om en ikke-inverterende forstærkerkobling. Når dette er på plads, så ved vi også, at forstærkningen er givet ved følgende udtryk (under antagelse af ideel OPAMP): ß () Figur 3: OPAMP-baseret forstærkerkobling. Når vi nu kender forstærkningen så kan vi beregne Vo så let som ingen ting. Vi ved at V o =G*V i så derfor får vi altså at V o er lig 4V. Da vi jo har antaget at OPAMP en er ideel, så ved vi at der ikke løber strøm ind i input terminalerne. Strømmen I o må derfor løbe ned gennem modstandene og R. Den kan simpelthen ikke løbe andre steder hen. Da vi ved at spændingen er 4V kan vi altså bestemme strømmen som: Når vi skal opstille et udtryk for forstærkningen for koblingen hvori vi tager en endelig OPAMP forstærkning med ind i billedet, så er det vigtigt at vi husker på en væsentlig ting. Det er nemlig KUN når vi har en ideel OPAMP, at spændingsforskellen mellem (+) og (-) terminalerne på OPAMPen kan antages at være lig med nul volt. Vi er derfor nødt til at indføre en ekstra variabel, V d, som så er spændingsforskellen mellem (+) og (-) terminalerne på OPAMPen. Med den variabel indført kan vi opskrive en KVL for indgangen som følger: (2)

SIDE 3/5 Her står vi så med et udtryk hvori den ubekendte størrelse V d indgår. Det er vi jo nødt til at få gjort noget ved. Her kan vi så vende tilbage til selve OPAMPens grundlæggende egenskab. Det den gør, er jo at måle spændingsforskellen mellen (+) og (-) terminalerne og så levere dette signal i en forstærket udgave på udgangen, her med reference til stel. Med andre ord så gælder relationen V o = A*V d. Omskrevet lidt kan dette udtryk sættes ind i formel (2) således at vi når frem til følgende: (3) Ved at lade A -> kan vi overbevise os selv om, at formel (3) faktisk er korrekt. Bliver A uendelig stor får vi nemlig at forstærkningen er givet som + /R som vi jo ved den skal være, for en ideel OPAMP. Når vi skal finde den forstærkning, A, for OPAMPen der giver anledning til 0% afvigelse, så skal vi blot tage udgangspunkt i formel (3) og sætte forstærkningen, G v, lig 7-0% = 6.3 hvorved vi får følgende: (4) Antager vi i vores beregninger at OPAMPen har et uendeligt stort gain så vil vi faktisk kun opleve en afvigelse på 0% hvis OPAMPen så faktisk har en forstærkning på cirka 60 gange. Fra uendelig til 60 er der altså faktisk en jævn okay forskel, så koblingen på Figuren er altså meget, meget robust over for ændringer i OPAMP forstærkning. En del af forklaringen ligger i den lave forstærkning på kun 7 gange. Hvis vi designer den ikke-inverterende kobling til at levere f.eks. 200 ganges forstærkning, så vil vi ikke kunne nøjes med en OPAMP forstærkning på kun 60 gange. Ændre vi f.eks. til 660kΩ (medfører ca. 200 ganges forstærkning) så må A ikke blive mindre end 723 hvis vi igen skal kunne nøjes med 0% ændring i forstærkningen.. dvs. til 80 gange. Opgave 3:

SIDE 4/5 Her er vi tilbage ved den helt og aldeles almindelige inverterende forstærker. For at kunne opstille et udtryk for forstærkningen hvori et endeligt gain og en endelig input modstand indgår, så skal vi have opstillet en model. Figur 4: Inverterende forstærker. Modellen for den ideelle OPAMP skal udvides en lille smule således at vi ender op med Figure 5. Denne model indsætter vi så simpelthen bare i vores inverter-forstærker og resultatet bliver som vist på Figure 6. Figure 5: OPAMP model. Figure 6: Inverter med model. Baseret på kredsløbet på Figure 6 kan vi nu udlede det efterlyste udtryk. (5) Med de definerede strømretninger ved vi ydermere, at i = i 2 + i 3. Nu er det så bare et spørgsmål om lidt(?) matematik og vi når frem til følgende løsning for forstærkningen. (6) For at sikre os at dette udtryk er korrekt, så kan vi altid verificere dette ved at lade R in og A gå mod uendelig. (7)

SIDE 5/5 Som i kan se af formel (7) så passer udtrykket fra formel (6) med teorien når vi antage ideal OPAMP performance. Indsætter vi A 00 og R in = kω i formel (6) kan vi bestemme gainet for den inverterende OPAMP kobling til -,9550. Sammenlignet med den idelle situation svarer dette til en afvigelse på 2.25%. Atter ser vi et eksempel på hvor robust sådanne tilbagekoblings-kredsløb er. En kontrolsimulering som den vist på Figure 7 viser nøjagtig det samme som vores beregning siger, nemlig G = -.95503. Figure 7: LTspice simulering. Om i er masochister skal jeg naturligvis ikke kunne udtale mig om, men jeg melder i hvert fald pas til det sidste bonus(?) spørgsmål.