Elektronisch messen, steuern, regeln

Präsentation zum Thema: "Elektronisch messen, steuern, regeln"—  Präsentation transkript:

1 Elektronisch messen, steuern, regeln
Operationen-Verstärker 2 Schaltungen verstehen Komplexe Anwendungen

2 4-Quadranten Photodiode als Sensor im Kraftmikroskop

3

4 Sensoren und Vorverstärker beim Kraftmikroskop

5 Ohmmeter mit linearer statt reziproker Skala

6 Stromquelle mit nicht geerdeter Last
I=U1/R1 (Wegen virtueller Erde und hochohmigem Ops-Eingang.)

7 Stromquelle mit geerdeter Last

8 Brücken-Verstärker Differenzen-Verstärker

9 Integrator

10 Differenzierer

11 Kennnlinie der Diode In Durchlassrichtung gilt I >> IS
IS: Sperrstrom (stark temperaturabhängig) UT: Temperaturspannung m: Korrekturfaktor 1 < m < 2 In Durchlassrichtung gilt I >> IS

12 Kennnlinie des Transistors
C E B ICS : Kollektor-Sperrstrom stark temperaturabhängig UBE: Basis-Emitter-Spannung

13 Logarithmierer Mit gegengekoppelter Diode
Mit gegengekoppeltem Transistor

14 Das Problem der logischen Eins
Das Produkt R1IS definiert die mathematische Eins zur Basis e. Damit kann man „rechnen“.

15 Temperatur kompensierender Logarithmierer
Mit der temperaturab-hängigkeit von UT kann man leben, nicht aber mit derjenigen von IS. Masche: UBE2-UBE1=Ua Ohm: IC1= UE / R1 Ohm: IC2= Uref / R2 Aus Kennlinien:

16 Damit unabhängig von ICS:
Logische Eins: U = URef R1 / R2

17 e-Funktion Äquivalent wie der Logarithmierer:

18 Multiplizierer für positive Zahlen aus „Einzelteilen“
Mit 4 Operationenverstärkern und 4 Transistoren temperaturkompensiert und unabhängig von UT realisierbar.

19 Steilheits-Multiplizierer

20 Negative Impedance Converter (NIC)
UP = UN Ua-UN=INRN Ua-UP=-IPRP Damit: INRN=-IPRP NIC falls RN = RP

21 Stabilität des NIC Negative Rückkopplung muss stärker sein als die Positive. R1 < R2 ! (Stabilitätsbedingung)

22 Beispiel: Anwendung des NIC
Induktivität ohne Ohmschen Widerstand ! Z=-RL+iwL+RL=iwL RL NIC

23 Gyrator U1, I1 U2, I2 Ermöglicht die Erzeugung grosser
RG NIC NIC RG Ermöglicht die Erzeugung grosser verlustfreier Induktivitäten aus grossen Kapazitäten.