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+++ circuit_design:uebung_3.5.3 [2023/03/28 10:38] (aktuell) – mexleadmin
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-<WRAP pagebreak></WRAP><panel type="info" title="Aufgabe 3.5.3. R-2R-Leiter"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
+<WRAP pagebreak></WRAP><panel type="info" title="Exercise 3.5.3. R-2R conductor"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
-<WRAP right>
+<WRAP right> {{drawio>circuit_design:dac.svg}}\\
-{{ elektronische_schaltungstechnik:dac.jpg?400|}}
+<fs 70%>Abbildung 1 </fs> </WRAP>
-\\ <fs 70%>Abbildung 1 </fs>
-</WRAP>
-Sie arbeiten in der Firma "HHN Mechatronics & Robotics", welche für einen Kunden ein Batteriemodell aufbauen soll. Dieses Modell soll eine reale Batterie nachbilden. Dazu soll eine Spannung ausgegeben werden, welche durch ein Softwaremodell der Batterie vorgegeben wird. Es wird also ein Digital-Analog-Wandler (engl. Digital-Analog-Converter, DAC) benötigt.
-Sie haben dafür den DAC7741 gefunden. Im Datenblatt sehen Sie auf [[http://www.ti.com/lit/ds/symlink/dac7741.pdf#page=12|Seite 12]] ein Abbild des internen Aufbaus - diese gleicht der Abbildung rechts. Für eine Fehleranalyse wollen Sie nun diesen Aufbau näher verstehen.
+You work in the company "HHN Mechatronics & Robotics", which is supposed to build a battery model for a customer. This model is intended to replicate a real battery. For this purpose, a voltage is to be output which is specified by a software model of the battery. A digital-to-analog converter (DAC) is therefore required.
-In der Zeichnung rechts steht die aktuelle Schalterstellung für 000b, also alle Schalter $SW_1$ ... $SW_3$ sind nach Masse geschalten. Es bietet sich an die Schaltung in [[http://www.falstad.com/circuit/|Falstad-Circuit]] zum besseren Verständnis nachzubauen. In diesem Fall bietet es sich an die einzlenen Knotenspannungen $K_1$ ... $K_3$ mit zu messen.
+You have found the DAC7741 for this. On [[https://www.ti.com/lit/ds/symlink/dac7741.pdf#page=12|page 12]] of the datasheet you can see an image of the internal structure - this is similar to the illustration on the right. For an error analysis, you now want to understand this structure in more detail.
-  - Es soll nun zunächst $SW_3$ = 1, $SW_2$ = 0 und $SW_1$ = 0 gelten - also nur der Schalter $SW_3$ ist auf $U_{logic}$ geschalten.
+In the drawing on the right, the current switch position stands for 000b, so all switches $\rm SW1 … SW3$ are switched to ground. It is advisable to recreate the circuit in the [[http://www.falstad.com/circuit/|Falstad-Circuit]] for a better understanding. In this case, it is advisable to measure the individual node voltages $\rm K1 … K3$ as well.
-    - Zeichnen Sie dazu das Ersatzschaltbild ohne Schalter.
-    - Vereinfachen Sie dieses Ersatzschaltbild über einen Ersatzwiderstand.
+.
-    - Es ergibt sich dabei ein Widerstand, welcher zwischen invertierendem und nicht invertierendem Eingang liegt. Der Operationsverstärker versucht stets soviel Strom das ihm umgebende Widerstandsnetz einzuspeisen, dass sich eine geringe Differenzspannung $U_D$ ergibt. Dies ist auch bei einem (nicht zu kleinen) Widerstand zwischen invertierendem und nicht invertierendem Eingang möglich. \\ Welche Verstärkung ergibt sich also?
-  - Es soll nun $SW_3$ = 0, $SW_2$ = 1 und $SW_1$ = 0 gelten - also nur der Schalter $SW_3$ ist auf $U_{logic}$ geschalten.
+  - $\rm SW_3$ = 1, $\rm SW_2$ = 0 and $\rm SW_1$ = 0 should now apply initially - that is, only switch $\rm SW_3$ is switched to $U_{\rm logic}$.
-    - Zeichnen Sie auch hier das Ersatzschaltbild ohne Schalter.
+      - To do this, draw the equivalent circuit diagram without a switch.
-    - Vereinfachen Sie auch dieses Ersatzschaltbild über Ersatzwiderstände.
+      - Simplify this equivalent circuit using an equivalent resistor.
-    - Auch hier gilt die Aussage über den oben genannten Widerstand zwischen invertierendem und nicht invertierendem Eingang. Weiterhin sollte Ihnen die Spannung des Knotens $K_3$ klar sein. \\ Zeichnen Sie nun ein Ersatzschaltbild der linken Seite, wobei Sie die Spannung am Knotens $K_3$ des idealen Verstärkers annehmen.
+      - The result is a resistance that lies between the inverting and non-inverting input. The operational amplifier always tries to feed so much current into the resistor network surrounding it that a small differential voltage $U_\rm D$ results. This is also possible with a (not too small) resistance between the inverting and non-inverting input. \\ So what is the gain?
-    - Ermitteln Sie nun die Spannung am Knoten $K_2$.
+  - $\rm SW_3$ = 0, $\rm SW_2$ = 1 und $\rm SW_1$ = 0 should now apply initially - that is, only switch $\rm SW_3$ is switched to $U_{\rm logic}$.
-    - Diese Spannung am Knoten $K_2$ ist die Eingangsspannung eines invertierende Verstärkers, welcher vom Knoten $K_2$ an nach rechts beginnt. Berechnen Sie nun die Verstärkung des sich so ergebenden Netzes.
+      - Here, too, draw the equivalent circuit diagram without a switch.
-  - Inzwischen sollte das Konzept verstanden haben. Geben Sie nun an, welcher Eingang/welcher Schalter das [[https://en.wikipedia.org/wiki/Bit_numbering#Least_significant_bit|LSB]] angibt.
+      - Simplify this equivalent circuit using equivalent resistors.
+      - The statement about the above-mentioned resistance between the inverting and non-inverting input also applies here. You should also be aware of the voltage of node $\rm K_3$. \\ Now draw an equivalent circuit diagram of the left, taking the voltage at the node $\rm K_3$ of the ideal amplifier.
+      - Now determine the voltage at node $\rm K_2$.
+      - This voltage at node $\rm K_2$ is the output voltage of an inverting amplifier, which starts from node $\rm K_2$ to the right. Now calculate the gain of the resulting network.
+  - The concept should be understood by now. Now specify which input / which switch specifies the [[https://en.wikipedia.org/wiki/Bit_numbering#Least_significant_bit|LSB]].
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