In dieser Hörsaalübung werden verschiedenste Operationsverstärkerschaltungen untersucht.

Aufgabe 1 – Operationsverstärker 1

Gegeben ist die folgende Operationsverstärkerschaltung:

Bestimmen Sie die Ausgangsspannung in Abhängigkeit der Eingangsspannung und Widerstände!
Beschreiben Sie das Verhalten dieser Schaltung!
Ersetzen Sie nun R₂ durch einen Kondensator C. Geben Sie die Formel für die Ausgangsspannung U_a an und beschreiben Sie das Verhalten dieser Schaltung!
Schalten Sie nun einen Kondensator C parallel zu R_2.Geben Sie die Formel für die Ausgangsspannung U_a an und beschreiben Sie das Verhalten dieser Schaltung!

Aufgabe 2 – Operationsverstärker 2

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)

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

Wählen sie einen geeigneten OP und eine geeignete Versorgungsspannung, wenn die Eingangsspannungen 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 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:
- Startet die Worst-Case Analyse, hat sich die Genauigkeit der Ausgangsspannung verbessert?