Hallo,
Im Zuge unseres Labors, in dem es um verschiedene OPV-Schaltungen gehen wird, soll zu Beginn der Operationsverstärker selbst genauer betrachtet und einige Kennwerte messtechnisch ermittelt werden.
Gewählt wurde ein TL072, aufgebaut als simple Komparatorschaltung, der invertierende Eingang und somit die Schaltschwelle liegt auf Masse.
Aufgabenstellung ist unter anderem nun mittels Funktionsgenerator, Netzteil und Oszi die -3dB-Grenzfrequenz als auch die Transitfrequenz zu bestimmen.
Das stellt sich in meinen Augen jedoch, vor allem wie in unserem Fall als Steckbrettschaltung, als extrem schwierig umsetzbar heraus.
Für die -3dB-Grenzfrequenz müsste sich also eine Verstärkung von 3 dB unter der Leerlaufverstärkung des TL 072 V_0 = 200 V/mV einstellen,
das wären trotzdem noch V_g = 141421. Die Differenzenspannung müsste also um diesen Wert verstärkt werden.
Ich hätte jetzt theoretisch versucht ein Sinussignal am Eingang anzulegen und die Frequenz so lange erhöht, bis die Amplitude des Ausgangssignals den Wert der Eingangsamplitude multipliziert mit dem Wert der Verstärkung in der Grenzfrequenz erreicht hätte: U_a = V_g * U_e.
Hierfür müsste ich aber aufgrund der hohen Leerlaufverstärkung im Open-Loop-Fall extrem kleine Eingangsamplituden verwenden, welche ich mit einem einfachen Funktionsgenerator und Steckbrettaufbau nicht erreichen kann.
Eine andere Option, welche ich mir noch einfallen lies, wäre 2 beliebige Punkte zu wählen im logarithmischen den Amplitudengang zu skizzieren und diese zu interpolieren. Der Schnittpunkt mit der Leerlaufverstärkung abzüglich 3dB wäre dann ja wieder bei der Grenzfrequenz. Nur was nehme ich in diesem Fall für eine genaue Leerlaufverstärkung? Es gibt zwar diesen typischen Wert von 200 V/mV im Datenblatt, am Ende ist jedoch trotzdem alles vor allem recht temperaturabhängig.
Ich habe auch ein paar alte Aufgabenlösungen zu dieser Fragestellung (aus ehemaligen Semestern), diese sind für mich jedoch alle nicht zufriedenstellend gelöst.
Teilweise wurden für die Grenzfrequenz dieser Open-Loop-Schaltung Frequenzen im zweistelligen kHz Bereich gefunden (nach Amplitudengang knickt es hier ja sofort ab und müsste bei wenigen Hertz liegen?), manchmal wurde auch die Ausgangsspannungsdifferenz des Komparators (also +-Vcc) als maximale Verstärkung angenommen, mit 1/sqrt(2) multipliziert (-3dB) und die Eingangsfrequenz so lange erhöht bis das Ausgangssignal diese Amplitude angenommen hat.
Dieses Verfahren erscheint mir jedoch auch als wenig sinnvoll, da die Ausgangsspannung ja nichts mit der Verstärkung und einer -3dB-Dämpfung dieser zu tun hat. Weiter haben die Grenzen der Ausgangsspannung, beschränkt durch die Versorgungsniveaus, nichts mit der real möglichen Verstärkung des OPVs zu tun?
Fällt irgendjemanden etwas dazu ein? Sind meine Gedankengänge richtig oder habe ich schon einen riesen Fehler drin?
Was haltet ihr von den Lösungen der letzetn Jahre, ergibt da doch etwas Sinn?
Oder hat vielleicht jemand noch einen anderen Lösungsansatz? Es ist eigentlich nur eine kleine Teilaufgabe, also zu umständlich sollte das nicht lösbar sein.
Vielen Dank und schönen Sonntag! |
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