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Aufgabe 3.5.2. Variationen des nicht-invertierenden Verstärkers

Below you will find circuits with an ideal operational amplifier, which are similar to the non-inverting amplifier and whose voltage gain $A_V$ must be determined.

Assumptions

  • $R_1 = R_3 = R_4 = R$
  • $R_2 = 2 \cdot R$
  • $U_I$ entstammt einer niederohmigen Quelle
  • $U_O$ liegt an einem hochohmigen Verbraucher an

Exercises

  1. Enter the voltage gain $A_V$ for each circuit. A detailed calculation as before is not necessary.
  2. For Figure 7, indicate how the voltage gain can be determined.
  3. Generalize with justification how
    1. a short circuit of the two OPV inputs must be taken into account,
    2. Resistances are to be considered when doing this:
      1. with a terminal („on one side“) are directly and exclusively on an OPV input,
      2. with one terminal each are directly connected to an OPV input.
  4. In which circuits do resistors $R_3$ and $R_4$ represent an unloaded voltage divider?

Um sich den Problemen zu nähern, sollten Sie versuchen die Kenntnisse aus dem invertierenden Verstärker nutzen. Es kann sich anbieten die Schaltungen über Falstad-Circuit oder Tina TI zu simulieren. Als Unterstützung sind in den ersten beiden Schaltungen Tipps unter der Abbildung zu sehen.

Wichtig : Wie immer im Studium sollten Sie versuchen die Kenntnisse aus der Aufgabe zu verallgemeinern.

Tipps

  • Wie groß ist der Stromfluss in den invertierenden und nicht invertierenden Eingang bei einem idealen Operationsverstärker? Welchen Spannungsabfall würde es also an einem Widerstand geben, dessen einer Anschluss nur zu einem Eingang des Operationsverstärkers führt?
  • Der Operationsverstärker versucht stets soviel Strom am Ausgang auszugeben, damit sich zwischen invertierendem und nicht invertierendem Eingang die benötigte minimale Spannung $U_D$ ergibt. Wie groß kann $U_D$ angenommen werden? Kann diese Spannung auch über einen Widerstand aufgebaut werden?
  • Können verschiedene Widerstände (z.b. weil diese zwischen den gleichen Knoten liegen) zusammengefasst werden?

Abb. 1
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Tipps

Abb. 2
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Tipps









Abb. 3
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Abb. 4
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Abb. 5
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Abb. 6
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Abb. 7
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Abb. 8
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Abb. 9
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