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Operationsverstarker: Lehr- und Arbeitsbuch zu angewandten Grundschaltungen PDF

350 Pages·2010·7.725 MB·German
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Joachim Federau Operationsverstärker Joachim Federau Operationsverstärker Lehr- und Arbeitsbuch zu angewandten Grundschaltungen 5., aktualisierte und erweiterte Auflage Mit 532 Abbildungen STUDIUM Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über <http://dnb.d-nb.de> abrufbar. Das in diesem Werk enthaltene Programm-Material ist mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgend - einer Art verbunden. Der Autor übernimmt infolgedessen keine Verantwortung und wird keine daraus folgende oder sonstige Haftung übernehmen, die auf irgendeine Art aus der Benutzung dieses Programm-Materials oder Teilen davon entsteht. Höchste inhaltliche und technische Qualität unserer Produkte ist unser Ziel. Bei der Produktion und Auslieferung unserer Bücher wollen wir die Umwelt schonen: Dieses Buch ist auf säuref reiem und chlorfrei gebleichtem Papier gedruckt. Die Einschweißfolie besteht aus Polyäthylen und damit aus organischen Grundstoffen, die weder bei der Herstellung noch bei der Ver brennung Schadstoffe frei- setzen. 1. Auflage 1998 2.,durchgesehene Auflage 2001 3.,korrigierte und erweiterte Auflage 2004 4.,aktualisierte und erweitere Auflage 2006 5.,aktualisierte und erweiterte Auflage 2010 Alle Rechte vorbehalten © Vieweg+Teubner | GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2010 Lektorat: Reinhard Dapper | Maren Mithöfer Vieweg+Teubner ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. www.viewegteubner.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich ge schützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Ur heber rechts ge set zes ist ohne Zustimmung des Verlags unzuläss ig und strafb ar. Das gilt insb es ondere für Vervielfältigungen, Über setzun gen, Mikro verfil mungen und die Ein speiche rung und Ver ar b eitung in elek tro nischen Syste men. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Druck und buchbinderische Verarbeitung: STRAUSS GMBH, Mörlenbach Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in Germany ISBN 978-3-8348-0458-7 V Vorwort zur fünften Auflage Die überaus positiven Rezensionen zu diesem Buch haben eine Neuauflage sinnvoll erscheinenlassen.DieInhaltesindexemplarischunddeshalbweniggeändertworden.Die aktuelle technische Gegenwärtigkeit dieses Buches zeigt sich in einer angemessenen BeschreibungvonPC-Schaltungssimulations-Programmen,derAnwendungmodernerRail- to-Rail-OPsundderAufführunginformativerInternetadressenzumThema. ZielgruppenfürdiesesBuchsindinsbesondereAutodidakten,Auszubildendeinanspruchs- vollenIndustrieelektronikerberufen,Meister,Techniker,AusbilderundUnterrichtende.Esist alsEinstiegindasFachhochschulstudiumimBereichElektronikebenfallsgutgeeignet. Der Leser soll für die qualitative und quantitative Abschätzung von Elektronikschaltungen sensibilisiert werden. Es ist das Ziel des Autors, den Leser in die Lage zu versetzen, SchaltungenaufFunktion,Berechenbarkeit,ÄnderungenundVerbesserungenbeurteilenzu können. DieKonzeptiondes BuchesstütztsichauffolgendePunkte: (cid:2) Die ersten drei Kapitel eröffnen das Grundverständnis für OP-Schaltungen hinsichtlich FunktionundBerechenbarkeit.DienächstenKapitelstellenVertiefungsübungendar.Sie könneninunabhängigerReihenfolgeerarbeitetwerden. (cid:2) ZujedemAbschnittbestehendurchgerechneteBeispiele.DienachfolgendenAufgaben- stellungenkönnenohneHilfestellungenweitererPersonennachvollzogenwerden.Hier- zuisteinausführlicherLösungsanteilvorgesehen. (cid:2) Für Unterrichtende sind die Lerninhalte und Vertiefungsübungen eine sehr gute Anre- gungfürdieErstellungeigenerneuerAufgaben. (cid:2) EssindnurverständnisförderndeTransferleistungenderfundamentalenElektrotechnik wie Ohmsches und Kirchhoffsches Gesetz, Potenzialbetrachtungen und ähnliche Ele- mentarkenntnissenotwendig. (cid:2) Durch den Verständniserwerb soll die Entwicklung eigener Schaltungen erleichtert werden.Schaltungsprinzipiensollengeneralisiertwerdenkönnen. (cid:2) Erworbenes Wissen kann durchNetzwerkanalyseprogramme kontrolliertundverifiziert werden.EineKurzbeschreibungzueinemattraktivenprofessionellenAnalyseprogramm liegtvor.DiesesProgrammderFirmaLinearTechnologykannkostenlosausdemInternet bezogenwerden. DamiteignetsichdiesesBuchfürdieBegleitungvonLehrveranstaltungenundauchganz besondersfürdasSelbststudium. Nindorf,imFebruar2009 JoachimFederau VI WasmannochüberdiesesBuchwissensollte! DarstellungderSchaltungen: DieSchaltungsdarstellungenvariiereninnerhalbanerkannterNormenmuster. SowerdeninSchaltungenfürBauteilefolgendeBezeichnungenverwendet: 2k2oder2,2k entspricht2,2kΩ 1M2oder1,2M entspricht1,2MΩ 2R7oder4,7R entspricht4,7Ω usw. GleichesgiltfürdieBezeichnungvonKondensatoren. DieBezeichnungvon2,2kΩoder10ΩistinSchaltungs- darstellungennichtsoüblich,währendinTextseitendie Bezeichnung2k2für2,2kΩgrundsätzlichvermiedenwordenist. ImTextundinsbesondereinBerechnungsaufgabensinddieGrößenstetseinheitengerecht mitgeführt. DieLeitungsführungunddieentsprechendenVerbindungensindwiefolgtdargestellt: StumpfaufeinanderstoßendeLeitungensindimmerleitendeVerbindungen.Einzusätzlicheingetra- generKnotenpunkterhöhtmöglicherweisedieLesbarkeiteinerSchaltung.Eristabernichtnotwendig. KreuzendeLeitungenohneKnotenpunktesindniemiteinanderverbunden. EinigefachdienlicheHinweise: DerAutorverwendetfürdennichtinvertierendenEingangdesOperationsverstärkersdasWort„+Input” undfürdeninvertierendenEingangdenBegriff„-Input”.DeroftverwendeteBegriff„Spannungsabfall” wurdedurchgehenddurchdasWort„Spannungsfall”ersetzt. GrundsätzlichsindalleSpannungenundStrömemitrichtungsorientiertenSpannungs-undStrompfei- lenversehen.PotenzialebesitzenüblicherweisekeineSpannungspfeile.EssindSpannungsangaben, diesichaufdasBezugspotenzialvon0Vbeziehen. Spannungs- und Strombezeichnungen entsprechen der üblichen Norm. Großbuchstaben sind für Gleichspannungs-undEffektivwerteverwendetworden.SinusgrößensindinderkomplexenRech- nungentsprechendderNormmiteinemUnterstrichversehen.KleinbuchstabenwerdenfürAugen- blickswerteverwendet. DieBezeichnungUssbedeutetSpitze-zu-Spitze-WerteinerSpannung. FolgendeSchreibweisenwerdenangewendet: Uss=5VoderU=5Vss. DieEinheitenbezeichnungen Vss fürdenSpitze-zu-Spitze-WertoderVefffürdenEffektivwertwerden ausÜbersichtsgründenebenfallsbenutzt,auchwennsienichtunbedingtnormgerechtsind. Inhaltsverzeichnis VII Inhaltsverzeichnis 1 Operationsverstärker:KenndatenundFunktion ................................................................. 1 1.1 Lernziele ........................................................................................................................ 1 1.2 Schaltsymbol .................................................................................................................1 1.3 Kenndaten ..................................................................................................................... 1 1.3.1 KenndatendesidealenOperationsverstärkers .............................................. 1 1.3.2 KenndatentypischerOperationsverstärker .................................................... 1 1.4 Funktionsbeschreibung .................................................................................................1 1.5 Übertragungskennlinie ................................................................................................. 2 1.6 Schaltsymbol,AufbauundKenndatendes4fach-OperationsverstärkersLM324 ........ 3 1.7 Beispiele ....................................................................................................................... 3 1.8 ÜbungundVertiefung .................................................................................................. 5 2 OP-GrundschaltungenmitGegenkopplung .........................................................................6 2.1 DerinvertierendeVerstärker ......................................................................................... 6 2.1.1 Lernziele ...........................................................................................................6 2.1.2 EigenschaftenvonbeschaltetenVerstärkern ................................................. 6 2.1.3 DieFunktionsweisedesinvertierendenVerstärkers ...................................... 6 2.1.4 BeispielezuminvertierendenVerstärker ........................................................ 9 2.1.5 ÜbungundVertiefungzuminvertierendenVerstärker ................................... 11 2.2 DieAddierschaltung .......................................................................................................13 2.2.1 Lernziele ...........................................................................................................13 2.2.2 DieFunktionsweisederAddierschaltung ....................................................... 13 2.2.3 BeispielezumAddierer ................................................................................... 14 2.2.4 ÜbungenundVertiefungzuminvertierendenVerstärkerundAddierer ............15 2.3 DieKonstantstromquelle ...............................................................................................18 2.3.1 Lernziele ...........................................................................................................18 2.3.2 DieFunktionsweisederKonstantstromquelle ................................................ 18 2.3.3 BeispielezurKonstantstromquelle ..................................................................19 2.3.4 ÜbungenundVertiefungzurKonstantstromquelle ........................................ 22 2.4 DerDifferenzverstärker ................................................................................................. 24 2.4.1 Lernziele .......................................................................................................... 24 2.4.2 DieFunktionsweisedesDifferenzverstärkers ................................................. 24 2.4.3 Beispiele ......................................................................................................... 26 2.4.4 ÜbungundVertiefung ..................................................................................... 28 2.5 DerintegrierendeVerstärker .........................................................................................31 2.5.1 Lernziele .......................................................................................................... 31 2.5.2 GrundschaltungdesintegrierendenVerstärkers ........................................... 31 2.5.3 Strom-undSpannungsverläufeamKondensator ......................................... 31 2.5.4 RechteckförmigeSpannungamIntegrator .................................................... 32 2.5.5 BeispielzumIntegratormitKonstantstromeinspeisung .................................33 2.5.6 ÜbungenundVertiefungzumIntegratormitKonstantstromaufladung desKondensators ........................................................................................... 34 2.5.7 SinusförmigeSpannungamIntegrator .......................................................... 35 2.5.8 DarstellungdesFrequenzgangesimBode-Diagramm ................................. 36 2.5.9 BeispielzumIntegratoranSinusspannung ................................................... 38 2.5.10 ÜbungenundVertiefungzumIntegrierer ........................................................ 38 2.6 DerDifferenzierer ......................................................................................................... 40 2.6.1 Lernziele .......................................................................................................... 40 2.6.2 DieFunktionsweisedesDifferenzierers ......................................................... 40 2.6.3 DreieckförmigeSpannungamDifferenzierer ................................................. 40 2.6.4 SinusförmigeSpannungamDifferenzierer .................................................... 41 VIII Inhaltsverzeichnis 2.6.5 BeispielzumDifferenziereranSinusspannung ..............................................42 2.6.6 ÜbungundVertiefungzumDifferenzierer ....................................................... 42 2.7 DernichtinvertierendeVerstärkerundderImpedanzwandler .....................................44 2.7.1 Lernziele ...........................................................................................................44 2.7.2 DasPrinzipderGegenkopplungbeimnichtinvertierendenVerstärker .......... 44 2.7.3 FunktionsweiseundBerechnungsgrundlagenzumnichtinvertierenden Verstärker .........................................................................................................46 2.7.4 BeispielezumnichtinvertierendenVerstärker ................................................ 47 2.7.5 ÜbungenundVertiefungzumnichtinvertierendenVerstärker ......................50 3 MitgekoppelteSchaltungen .................................................................................................... 53 3.1 KomparatorohneHysterese ........................................................................................ 53 3.1.1 Lernziele ...........................................................................................................53 3.1.2 Funktionsweise ............................................................................................... 53 3.1.3 BeispielzumKomparatorohneHysterese ..................................................... 54 3.1.4 ÜbungenundVertiefungzumKomparatorohneHysterese ..........................55 3.2 NichtinvertierenderKomparatormitHysterese ............................................................56 3.2.1 Lernziele ...........................................................................................................56 3.2.2 Funktionsweise ................................................................................................ 56 3.2.3 BeispielezumnichtinvertierendenKomparator ..............................................58 3.2.4 ÜbungundVertiefungzumnichtinvertierendenKomparator ........................ 60 3.3 InvertierenderKomparatormitHysterese .................................................................... 63 3.3.1 Lernziele ...........................................................................................................63 3.3.2 Funktionsweise ................................................................................................ 63 3.3.3 BeispielzuminvertierendenKomparator ........................................................65 3.3.4 ÜbungundVertiefungzuminvertierendenKomparator ................................ 66 4 VertiefungsübungenzuOP-Schaltungen ............................................................................. 68 4.1 OP-Grundschaltungen ..................................................................................................68 4.1.1 Mit-undgegengekoppelteGrundschaltungen .............................................. 68 4.1.2 ZuordnungderAusgangsspannungbeivorgegebenemEingangssignal ...... 69 4.2 MessschaltungzurTemperatur-undHelligkeitsanzeige ............................................ 71 4.2.1 FunktionsbeschreibungzurTemperaturmessschaltung ............................... 71 4.2.2 Dimensionierungsgesichtspunkte .................................................................. 71 4.2.3 FunktionsbeschreibungzurHelligkeitsmessschaltung ..................................72 4.2.4 Dimensionierungsgesichtspunkte ...................................................................72 4.2.5 Beispiele ...........................................................................................................73 4.2.6 ÜbungenundVertiefung ................................................................................. 75 4.3 TTL-Logik-TestermitOperationsverstärkern ...............................................................77 4.3.1 SignalzuständevonLogikgattern ....................................................................77 4.3.2 HinweisezumTTL-Logik-Tester ......................................................................78 4.3.3 FunktionsweisedesLogiktesters .................................................................... 78 4.3.4 Dimensionierung ..............................................................................................79 4.3.5 UmrechnungaufeineandereBetriebsspannung ............................................ 80 4.3.6 DerÜberspannungsschutz ............................................................................. 81 4.3.7 ÜbungenundVertiefung ................................................................................. 81 4.4 UniverselleMessschaltung ........................................................................................... 83 4.4.1 UmwandlungdesLogiktesterszuruniversellenMessschaltung ...................83 4.4.2 ÜbungenundVertiefung ................................................................................. 84 4.5 Analogverstärker-Schaltungen ..................................................................................... 85 4.5.1 DieKonzeptionvonRechenverstärkern ......................................................... 85 4.5.2 DerEingangswiderstandeinesRechenverstärkers ....................................... 85 4.5.3 DieBeeinflussungdesAusgangssignalesdurcheineLast ........................... 86 Inhaltsverzeichnis IX 4.5.4 BeispielezuRechenverstärkerschaltungen ................................................... 88 4.5.5 ÜbungenundVertiefung ................................................................................. 92 4.6 Digital-Analog-UmsetzerundAnalog-Digital-Umsetzer ...............................................97 4.6.1 DA-Prinzip ........................................................................................................ 97 4.6.2 BeispielzumDA-Summierverstärker .............................................................. 99 4.6.3 ÜbungundVertiefungzumSummierverstärkeralsDA-Wandler ...................99 4.6.4 DA-Wandler-PrinzipmitR-2R-Netzwerk ..........................................................101 4.6.5 BeispielzumR-2R-Netzwerk ........................................................................... 101 4.6.6 ÜbungenundVertiefung ................................................................................ 102 4.6.7 AD-PrinzipimFlash-Wandler .......................................................................... 104 4.6.8 BeispielzumFlash-AD-Wandler ......................................................................106 4.6.9 ÜbungundVertiefung .................................................................................... 106 4.7 FunktionsgeneratorenmitAnwendungsbeispielen ..................................................... 107 4.7.1 Rechteck-Dreieck-Generator ...........................................................................107 4.7.1.1 FunktionsweiseeinesStandard-Rechteck-Dreieck-Generators ......107 4.7.1.2 Berechnungsgrundlagen .................................................................107 4.7.2 Pulsweitenmodulation ..................................................................................... 110 4.7.2.1 PulsweitenmodulationmitRechteck-Dreieck-Generator ................110 4.7.2.2 ÜbungundVertiefung ......................................................................111 4.7.3 Leistungs-PWM ................................................................................................113 4.7.3.1 TechnischeDaten ............................................................................ 113 4.7.3.2 Funktionsbeschreibung ....................................................................113 4.7.3.3 Berechnungsgrundlagen .................................................................113 4.7.3.4 ÜbungundVertiefung ......................................................................116 4.8 Triggerschaltungen .......................................................................................................117 4.8.1 NetzsynchronerSägezahngenerator .............................................................. 117 4.8.1.1 Funktionsbeschreibung ....................................................................117 4.8.1.2 Dreieck-Sägezahnspannungsumwandlung ....................................118 4.8.1.3 Berechnungsgrundlagen .................................................................119 4.8.1.4 ÜbungundVertiefung ......................................................................120 4.8.2 Komparator-Schaltung:EinstellbarerTrigger ................................................ 121 4.8.2.1 Funktionsweise ................................................................................ 121 4.8.2.2 ÜbungundVertiefung ......................................................................121 5 OP-AnwendungeninStromversorgungsgeräten ................................................................. 122 5.1 KonventionelleNetzgerätemitSerienstabilisierung .................................................... 122 5.1.1 DieFunktionsweisederSerienstabilisierungnachregelungs- technischenGesichtspunkten .........................................................................122 5.1.2 AufbauundWirkungsweiseeinesserienstabilisiertenNetzgerätes ...............123 5.1.3 Berechnungsgrundlagen ................................................................................ 123 5.1.4 Vor-undNachteilederanalogenSerienstabilisierung ...................................124 5.1.5 BeispielzueinemStromversorgungsgerätmitSerienstabilisierung ............. 124 5.1.6 ÜbungundVertiefung ..................................................................................... 125 5.2 StromversorgungsgerätmitsymmetrischerbipolarerAusgangsspannung ...............127 5.2.1 FunktionsweiseundDimensionierungsgesichtspunkte .................................127 5.2.2 ÜbungundVertiefungzumNetzteilmitbipolarer Spannungsversorgung ....................................................................................130 5.3 Standard-StromversorgungsgerätemitOperationsverstärkern...................................... 131 5.3.1 AufbauderStandard-Schaltung ......................................................................131 5.3.2 DiedynamischenEigenschaftendesStandard-Netzteiles ............................ 132 5.3.3 ÜbungenundVertiefung ................................................................................. 139 X Inhaltsverzeichnis 5.4 SekundärgetakteteNetzgerätemitfreilaufenderSchaltfrequenz ...............................141 5.4.1 DieFunktionsweisesekundärgetakteterNetzgerätemitfreilaufender Taktfrequenz .................................................................................................... 141 5.4.2 FunktionsweiseundRealisierungeinesSekundär-Schaltnetzteiles mitfreilaufenderSchaltfrequenz ..................................................................... 142 5.4.3 BerechnungsgrundlagenzurSchalthysteresedesKomparators ...................143 5.4.4 BerechnungsgrundlagenzumTiefsetzsteller-Glättungsnetzwerk ..................147 5.4.4.1 Funktionsweise ................................................................................ 147 5.4.4.2 FunktionundBerechnungsgrundlagenzumKondensatorim Tiefsetzsteller ....................................................................................150 5.4.4.3 DimensionierungvonLundCdesTiefsetzstellers .........................153 5.4.4.4 ÜbungundVertiefungzumTiefsetzsteller-Glättungsnetzwerk ........ 156 5.4.5 BerechnungsbeispielzumSchaltnetzteilmitfreilaufenderSchaltfrequenz .....157 5.4.6 ÜbungundVertiefungzumfreilaufendenSchaltnetzteil ................................158 5.5 Sekundär-SchaltnetzteilmitfesterSchaltfrequenz ...................................................... 159 5.5.1 SekundärgetaktetesStromversorgungsgerätmitfesterSchaltfrequenz ....... 159 5.5.2 DerSchaltreglerL4960undseineBeschaltung ............................................. 159 5.5.3 BeispielezumSekundär-Schaltregler .............................................................163 5.5.4 ÜbungundVertiefung ..................................................................................... 165 5.6 PrimärgetakteteStromversorgungsgeräte ..................................................................166 5.6.1 DieFunktionsweiseeinesprimärgeschalteten Stromversorgungsgerätes ...............................................................................166 5.6.2 BeispielzumprimärgetaktetenSchaltnetzteil ................................................167 5.6.3 ÜbungundVertiefungzuprimärgetaktetenNetzteilen ................................. 170 6 ÜbertragungsverfahrennachdemFrequency-Shift-Keying-Prinzip ..................................172 6.1 AllgemeineszumFrequency-Shift-Keying-Verfahren ................................................... 172 6.2 BlockschaltbildundFunktionsweisedesFSK-Empfängers ........................................172 6.3 FunktionsbeschreibungzurFrequenzauswerteschaltung ...........................................174 6.3.1 OperationsverstärkerV1- Vorverstärker ........................................................ 174 6.3.2 OperationsverstärkerV2undV3 - AktiveBandfilter ...................................... 174 6.3.3 BerechnungsbeispielfüreinaktivesBandfilter ...............................................177 6.3.4 DieDemodulation ............................................................................................ 180 6.3.5 SignalaufbereitungdesdemoduliertenSignales ............................................182 6.4 AktiveFiltermitOperationsverstärkern ....................................................................... 184 6.4.1 DasTiefpassfilter ..............................................................................................184 6.4.2 DasBandfilter ...................................................................................................186 6.5 ÜbungundVertiefungzurFrequenzauswerteschaltung .............................................188 6.6 Frequenzumtastung ......................................................................................................191 6.7 Berechnungsgrundlagen ..............................................................................................191 6.8 ÜbungundVertiefung ...................................................................................................195 7 KenndatenundAnwendungshinweisezumrealenOP ....................................................... 196 7.1 KenndatenzumOperationsverstärker ...........................................................................196 7.1.1 DiewichtigenKenngrößendesOperationsverstärkers ..................................196 7.1.2 TabellarischeÜbersichtüberdiewichtigenKenngrößen ...............................196 7.1.3 KenndatendesOperationsverstärkersμA741 .................................................198 7.2 VerstärkungundZeitverhalten ..................................................................................... 206 7.2.1 FrequenzgangdesOperationsverstärkers ..................................................... 206 7.2.2 DieSlewrateoderAnstiegsflanke ....................................................................209 7.2.3 BeeinflussungdesFrequenzgangesdurchGegenkopplungs- beschaltung ..................................................................................................... 212 7.2.4 ÜbungundVertiefung ..................................................................................... 215 Inhaltsverzeichnis XI 7.3 StabilitätskriterienvonbeschaltetenOperationsverstärkern ....................................... 217 7.3.1 StabilitätskriteriennachdemBode-Diagramm ............................................... 217 7.3.2 StabilitätskriterienzumPhasen-undAmplitudengang .................................. 219 7.3.3 StabilitätskriterienzuminvertierendenVerstärkerundDifferenzierer .............. 220 7.3.4 ÜbungundVertiefung ..................................................................................... 224 7.4 Eingangsgrößen ............................................................................................................225 7.4.1 EingangsgrößenundihreOffsets ................................................................... 225 7.4.2 ÜblicheMaßnahmenzurOffsetspannungskompensation ............................. 228 7.4.3 DieOffsetkompensationamintegrierendenVerstärker ................................. 230 7.5 Rail-to-Rail-Operationsverstärker ....................................................................................233 7.5.1 DieRail-to-Rail-Konzeption ................................................................................233 7.5.2 AusgangsstufenvonStandard-Operationsverstärkern .................................... 233 7.5.3 AusgangsstufenvonRail-to-Rail-Operationsverstärkern ..................................234 7.5.4 AnwendungsbeispielezueinemRail-to-Rail-OP .............................................. 235 7.5.4.1 Schaltsymbol,GehäuseundKenndaten ...........................................236 7.5.4.2 MesstechnischeBestimmungderTransitfrequenz .......................... 237 7.5.4.3 DieAussteuergrenzen ....................................................................... 242 7.5.4.4 InvertierenderNF-VerstärkerunipolarerSpannungsversorgung ..... 244 7.5.4.5 Standard-VorverstärkermitunipolarerSpannungsversorgung ..... 248 7.5.5 ÜbungundVertiefung ....................................................................................... 250 8 DieAustauschbarkeitvonKomparator-undOP-ICsuntereinander ..................................251 8.1 Problemstellung .............................................................................................................251 8.2 DerStandard-KomparatorLM339 ................................................................................251 8.3 Standard-Komparator-SchaltungmitKomparator-ICsundOP-ICs .............................252 8.4 KomparatorenmitHysterese ........................................................................................253 8.4.1 NichtinvertierenderKomparatormitHysterese ...............................................253 8.4.2 InvertierenderKomparatormitHysterese .................................................... 255 8.5 TypischeKomparator-AnwendungenmitKomparatorenundOPs .............................256 8.5.1 VorteiledesOpen-Collector-AusgangsbeiKomparatoren ............................256 8.5.2 SignalzustandsanzeigenvonKomparatoren-Schaltungen ............................256 8.6 KomparatorenalsanalogeVerstärker ..........................................................................258 8.6.1 DernichtinvertierendeVerstärker .....................................................................258 8.6.2 DerinvertierendeAnalogverstärker ..................................................................262 8.7 GrundsätzlicheszurAustauschbarkeitvonOPsundKomparatoren ...........................263 8.8 ÜbungundVertiefungzumKomparatorLM339 ......................................................... 264 9 SchaltungssimulationmitdemPC ......................................................................................... 267 9.1 DieVorteileinderAnwendungvonSimulationsprogrammen .................................... 267 9.2 DerpreiswerteZugangzuSimulationsprogrammen ...................................................267 9.3 KurzbeschreibungzumProgrammLTspiceIV/SWCADIII ...........................................268 9.3.1 Installation ........................................................................................................ 268 9.3.2 KurzanleitungzumProgramm .........................................................................268 9.4 UmfangreichereundkomplexereSchaltungeninLTspiceIV/SWCADIII ....................273 9.4.1 DieFrequenzauswerteschaltungausKapitel6 .............................................. 274 9.4.2 GrundsätzlicheszurProgrammierung ............................................................ 275 9.5 Empfehlung ...................................................................................................................276 Lösungsanhang ............................................................................................................................... 277 InformativeInternetadressenzumThemenbereichdesOperationsverstärkers ..................... 336 Sachwortverzeichnis .......................................................................................................................337

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