Handrechnung

Gegeben ist die folgende Operationsverstärkerschaltung:

• Bestimmen Sie die Ausgangsspannung in Abhängigkeit der Eingangsspannungen und Widerstände!

• Beschreiben Sie das Verhalten dieser Schaltung!

• Erklären Sie anhand eines Zahlenbeispiels, warum die realen Widerstände besonders exakte Werte besitzen müssen! (R1=R3=10k und R2=R4=10k, Toleranz von R2 und R4 = 0.1%, Um = 10V, Up=10,1V)

LTspice

Bauen Sie die Schaltung in LTspice nach. Verwenden Sie folgende Werte:

• Wählen sie einen geeigneten OP und eine geeignete Versorgungsspannung, wenn die Eingangsspannungen

  Mathinline
  body U_m = 10V , U_p = 10.1V

  betragen.

In LTspice ist es möglich eine Analyse so durchzuführen, dass ein Worst-Case Fälle entdeckt werden.

• Fügt als Wert für die Widerstände folgenden Ausdruck ein: {mc(10k, tol)}

  • Dieser Ausdruck bedeutet, dass der Widerstand

    Mathinline
    body 10k\Omega \pm tol (in\%)

    annimmt

  • für tol, sollte eine varible mit .param erstellt werden, damit der Wert leicht für alle Widerstände geändert werden kann

• Mit .step param x 1 20 1 kann man 20 Analysen hintereinander durchführen. Bei ausreichender Anzahl an Analysen kann man ganz gute Aussagen über den Worst-Case treffen.

  • Viele Widerstände haben eine Toleranz von 1% führt eine Worst Case Analyse für 1% Widerstände durch

• Für Präzise anwendungen gibt es Widerstandsnetzwerke mit speziell abgestimmten Widerständen

  • Wie groß ist die relative Toleranz dieses Widerstandsnetzwerks, welches man so kaufen kann:

    View file
    name resistor_array_datasheet.pdf

  • Startet die Worst-Case Analyse, hat sich die Genauigkeit der Ausgangsspannung verbessert?

Handschriftliche Lösung

View file
name Höraalübung 6.pdf

Spice Lösungen