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Exercise 3.3.1 Analysis of the impedance converter circuit with different operational amplifiers

Abb. 1: passive and active shielding circuit_design:pic3_3_1_.png

Imagine that you work in the company „ HHN Mechatronics & Robotics“, which is a cheap mobile EKG – So I want to build a measuring device for the electrocardiogram or the cardiac voltage curve - for athletes and those in need. The measurement signal has only a few millivolts and microamps. In order to protect the signal from electromagnetic radiation on the way from the glued-on electrode to the evaluation electronics, a Abschirmung placed around the line (see Abbildung 1, above). However, since this creates a parasitic capacitor, a colleague suggested active shielding. The shielding is always kept at the measuring voltage that is applied to the line via a voltage follower (see Abbildung 1, under). The parasitic capacitor is never charged due to this structure, since the same voltage prevails on both sides - there is no falsification of the signal. It is important for the application that the voltage follower reacts quickly.

You are supervised with the design of this voltage follower and should use the available operational amplifiers $LM318$, $uA741$ and $uA776$analyze in the voltage follower circuit (see script page).

Es ist ein kurzer Bericht (Problembeschreibung, Schaltung aus Tina, Ergebnisse, Diskussion) zu erstellen; als Analysewerkzeug ist Tina TI zu verwenden.

  1. Recreate the circuit described above for a realistic operational amplifier in Tina. Use a voltage generator as a source Sprungfunktion („Unit step“) with the amplitude $U_A = 1,0 V$ .
  2. Simulate over „Analysis“»“Transient…“ the time course for the specified operational amplifiers.
    Bestimmen Sie jeweils die Zeit die verstreicht bis der Ausgangswert von $0,1 V$ zum ersten mal $0,9 V$ erreicht (10% bis 90% der Amplitude, auch Anstiegszeit genannt).
  3. Beschreiben Sie jeweils den Zeitverlauf. Gibt es neben der Anstiegszeit weitere Unterschiede?
  4. Welchen der drei Operationsverstärker würden Sie – auf Basis der angegebenen Informationen – für das Problem wählen?

Vertiefende Informationen (nicht relevant für Hausarbeit):