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

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

2 Quadranten Photodiode als Sensor im Kraftmikroskop

3

4 4 Sensoren und Vorverstärker beim Kraftmikroskop

5 Ohmmeter mit linearer statt reziproker Skala

6 Stromquelle mit nicht geerdeter Last I=U 1 /R 1 (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 >> I S I S : Sperrstrom (stark temperaturabhängig) U T : Temperaturspannung m: Korrekturfaktor 1 < m < 2

12 Kennnlinie des Transistors I CS : Kollektor-Sperrstrom stark temperaturabhängig U BE : Basis-Emitter-Spannung B CE

13 Logarithmierer Mit gegengekoppelter Diode Mit gegengekoppeltem Transistor

14 Das Problem der logischen Eins Das Produkt R 1 I S definiert die mathematische Eins zur Basis e. Damit kann man rechnen.

15 Temperatur kompensierender Logarithmierer Mit der temperaturab- hängigkeit von U T kann man leben, nicht aber mit derjenigen von I S. Masche: U BE 2 -U BE 1 =U a Ohm: I C 1 = U E / R 1 Ohm: I C 2 = U ref / R 2 Aus Kennlinien:

16 Damit unabhängig von I CS : Logische Eins: U = U Ref R 1 / R 2

17 e-Funktion Äquivalent wie der Logarithmierer:

18 Multiplizierer für positive Zahlen aus Einzelteilen Mit 4 Operationenverstärkern und 4 Transistoren temperaturkompensiert und unabhängig von U T realisierbar.

19 Steilheits-Multiplizierer

20 Negative Impedance Converter (NIC) U P = U N U a -U N =I N R N U a -U P =-I P R P Damit: I N R N =-I P R P NIC falls R N = R P

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=-R L +i L+R L =i L RLRL RLRL NIC

23 Gyrator NIC RGRG RGRG U 1, I 1 U 2, I 2 Ermöglicht die Erzeugung grosser verlustfreier Induktivitäten aus grossen Kapazitäten.


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