diff --git a/Operationsverstaerker/Operationsverstaerker_Hinweise.ipynb b/Operationsverstaerker/Operationsverstaerker_Hinweise.ipynb new file mode 100644 index 0000000000000000000000000000000000000000..4403cb9bc7bda69121c30271c8daeafb6bb0e00d --- /dev/null +++ b/Operationsverstaerker/Operationsverstaerker_Hinweise.ipynb @@ -0,0 +1,436 @@ +{ + "cells": [ + { + "cell_type": "markdown", + "id": "0c47a697-9dc9-49b1-a327-1f8e2e0f3499", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, + "tags": [] + }, + "source": [ + "# Hinweise zum Versuch **Operationsverstärker (OPV)**\n", + "\n", + "---\n", + "\n", + " * Eine kurze Einführung in die **Grundbegriffe und den Einsatz des OPV** finden Sie in der Datei [Hinweise-OPV](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-OPV.md).\n", + " * Einen Einblick in die **Innenbeschaltung** des in diesem Versuch verwendeten OPV finden Sie in der Datei [Hinweise-Innenbeschaltung](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Innenbeschaltung.md).\n", + " * Praktische **Hinweise zur allgemeinen Versuchsdurchführung** finden Sie in der Datei [Hinweise-Versuchsdurchfuehrung](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md).\n", + "\n", + "---" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "66e76e8e-eab7-4f1c-80e2-70be8016f884", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, + "tags": [] + }, + "source": [ + "## Aufgabe 1: Nicht-invertierender Eingang\n", + "\n", + "---\n", + "\n", + "Hinweise zu den **Grundschaltungen des OPV** finden Sie in der Datei [Hinweise-Grundschaltungen](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md).\n", + "\n", + "---" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "3ce12aa4-c187-4acb-a9d1-c1dda76f8861", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, + "tags": [] + }, + "source": [ + "### Aufgabe 1.1: Nicht-invertierender Spannungsverstärker" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "d72c3762-da93-4ff7-86ed-e7b306ffd356", + "metadata": { + "tags": [] + }, + "source": [ + "**Hinweise zum Ablauf:**\n", + "\n", + " * Verwenden Sie zum Aufbau die Schaltung aus **Abbildung 1** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md).\n", + " * Peilen Sie als **Spannungsverstärkung $v_{U}\\approx10$** an.\n", + " * Beachten Sie:\n", + " * Bei Verstärkern geht man üblicherweise so vor, dass $U_{e}$ (als Istwert) und $U_{a}$ (als Sollwert) bekannt sind, $v_{U}$ wird durch die Dimensionierung des Verstärkers entsprechend eingestellt.\n", + " * Für diese Aufgabe haben wir $v_{U}\\approx10$ vorgegeben.\n", + " * Ebenso ist $U_{a}$ duch die äußere Spannungsversorgung des [Steckbretts](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md) auf $\\pm15\\,\\mathrm{V}$ vorgegeben.\n", + " * Wählen Sie die $U_{e}$ daher mit Bedacht entsprechend.\n", + " * Legen Sie zur Überprüfung der Schaltung am Funktionsgenerator eine **Dreieckspannung mittlerer Frequenz** (z.B. $\\nu=1\\,\\mathrm{kHz}$) für $U_{e}$ an und stellen Sie **sowohl $U_{e}$ als auch $U_{a}$ auf dem Oszilloskop** geeignet dar.\n", + " * Überzeugen Sie sich davon, dass der Verstärker die erwartete Spannungsverstärkung aufweist.\n", + " * Nehmen Sie hierzu mindestens **fünf geeignete Messpunkte $(U_{e,i}, U_{a,i})$** mit entsprechenden Unsicherheiten auf. \n", + " * Messen Sie zur Bestimmung von $v_{U}^{\\mathrm{exp}}$ alle in der Schaltung verwendeten Widerstände nach und geben Sie entsprechende Unsicherheiten auf Ihre Messungen an. \n", + " * Bestimmen Sie $v_{U}$ für verschiedene Frequenzen des Eingangsignals. Wir schlagen z.B. die folgenden Werte vor: $\\nu=0.01,\\,0.1,1,\\,10,\\,25,\\,50,\\,75,\\,100\\,\\mathrm{kHz}$).\n", + " * Hierzu genügt jeweils ein Wertepaar $(U_{e}, U_{a})$ zur Bestimmung von $v_{U,i}$ pro Frequenz $\\nu_{i}$. \n", + "\n", + "**Hinweise zur Auswertung:**\n", + " \n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung das Schaltbild aus **Abbildung 1** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md) bei.\n", + " * Eine Erklärung, wie Sie externe Bilder in Ihr Protokoll einfügen können finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/tools/add_figures.ipynb). \n", + " * Erklären Sie zur Vorbereitung auf den Versuch die **erwartete Spannungsverstärkung**, für die von Ihnen vorgesehene Schaltung.\n", + " * Dokumentieren Sie während der Messung Ihr Vorgehen.\n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung eine **Photographie Ihres Aufbaus, sowie eine geeignete gemeinsame Darstellungen von $U_{e}$ und $U_{a}$ am Oszilloskop** bei.\n", + " * Stellen Sie die Messpunkte $(U_{e,i}, U_{a,i})$ geeignet dar und passen die ein geeignetes Modell daran an.\n", + " * Überprüfen Sie die Anwendbarkeit des Modells auf die Messpunkte auf Grundlage des $\\chi^{2}$-Werts der Anpassung.\n", + " * Bestimmen Sie $v_{U}\\pm\\Delta v_{U}$ aus der Anpassung und vergleichen Sie den ermittelten Wert mit Ihrer Erwartung für $v_{U}^{\\mathrm{exp}}\\pm\\Delta v_{U}^{\\mathrm{exp}}$.\n", + " * Beachten Sie, dass auch $v_{U}^{\\mathrm{exp}}$ Unsicherheiten aus den Messungen der verwendeten Widerstände zur Dimensionierung des Verstärkers hat.\n", + " * Wie sollte eine Unsicherheit auf $U_{e}$ in diesen Vergleich eingehen? \n", + " * Stellen Sie den Verlauf von $v_{U}$ als Funktion von $\\nu$ (einschließlich Fehlerbalken) geeignet graphisch dar. Die doppel-logarithmische Darstellung von $\\log(v_{U})$ als Funktion von $log(\\nu)$ ist der obere Teil eines [Bode-Diagramms](https://de.wikipedia.org/wiki/Bode-Diagramm)." + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "5e7b7990-9695-4558-9a4d-0d472a2517ad", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, + "tags": [] + }, + "source": [ + "### Aufgabe 1.2: Ein- und Ausgangsimpedanz des OPV" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "2e98f63e-18bc-4360-bb93-91b5e10adea5", + "metadata": { + "tags": [] + }, + "source": [ + "**Hinweise zum Ablauf:**\n", + "\n", + " * Verwenden Sie zum Aufbau die Schaltung aus **Abbildung 2** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md).\n", + " * Für diese Schaltung erwarten Sie $v_{U}=1$.\n", + " * Legen Sie zur Überprüfung der Schaltung am Funktionsgenerator eine **Dreieckspannung mittlerer Frequenz** (z.B. $\\nu=1\\,\\mathrm{kHz}$) für $U_{e}$ an und stellen Sie **sowohl $U_{e}$ als auch $U_{a}$ auf dem Oszilloskop** geeignet dar.\n", + " * Überzeugen Sie sich davon, dass der Spannungsfolger das erwartete Verhalten aufweist.\n", + " * Bestimmen Sie $X_{e}\\pm\\Delta X_{e}$ mit einem Aufbau, wie in **Abbildung 3** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md) gezeigt. \n", + " * Bestimmen Sie $X_{a}\\pm\\Delta X_{a}$ mit einem Aufbau, wie in **Abbildung 4** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md) gezeigt.\n", + " * Kalibrieren Sie hierzu das Potentiometer geeignet mit Hilfe des Multimeters. Wählen Sie dazu **mindestens acht Messpunkte $(U_{\\mathrm{pot}},R_{M})$** über einen geeigneten Messbereich aus.\n", + " * Sie können $X_{a}$ entweder als einzelnen Wert bestimmen oder zusätzlich durch Variation von $R_{M}$ am Potentiometer den linearen Zusammenhang von $U_{a}(I)$ überprüfen. Wählen Sie in diesem Fall **fünf Messpunkte $(R_{M,i},U_{V,i})$** geeignet aus, indem Sie z.B. $U_{V,i}$ auf einen geeigneten Wert am Oszilloskop einregeln und danach $R_{M}$ ablesen.\n", + "\n", + "**Hinweise zur Auswertung:**\n", + " \n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung das Schaltbild aus **Abbildung 2** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md) bei.\n", + " * Eine Erklärung, wie Sie externe Bilder in Ihr Protokoll einfügen können finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/tools/add_figures.ipynb). \n", + " * Erklären Sie zur Vorbereitung auf den Versuch, **wie Sie $X_{e}$ und $X_{a}$ messen wollen** und bereiten Sie Ihr Protokoll für die Aufnahme einer entsprechenden Messreihe vor.\n", + " * Dokumentieren Sie während der Messung Ihr Vorgehen.\n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung **eine geeignete gemeinsame Darstellungen von $U_{e}$ und $U_{a}$ am Oszilloskop** bei.\n", + " * Stellen Sie die Messpunkte $(U_{\\mathrm{pot},i},R_{M,i})$ geeignet dar und passen Sie ein geeignetes Modell $K(U_{\\mathrm{pot}},R_{M})$ als **Kalibrationskurve des Potentiometers** an die Messpunkte an.\n", + " * Überprüfen Sie die Anwendbarkeit des Modells auf die Messpunkte auf Grundlage des $\\chi^{2}$-Werts der Anpassung.\n", + " * Stellen Sie ggf. die Messpunkte $(R_{M,i},U_{V,i})$ geeignet dar und passen Sie ein Modell nach Gleichung **(3)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md) daran an.\n", + " * Überprüfen Sie die Anwendbarkeit des Modells auf die Messpunkte auf Grundlage des $\\chi^{2}$-Werts der Anpassung.\n", + " * Bestimmen Sie $X_{a}\\pm\\Delta X_{a}$ aus der Anpassung.\n", + " * Geben Sie die gemessenen Werte von $X_{e}\\pm\\Delta X_{e}$ und $X_{a}\\pm\\Delta X_{a}$ an." + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "3bbde76c-82cf-4ac8-a419-babe7c87e190", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, + "tags": [] + }, + "source": [ + "## Aufgabe 2: Invertierender Eingang\n", + "\n", + "---\n", + "\n", + "Hinweise zu den **Schaltungen für diese Aufgabe** finden Sie in der Datei [Hinweise-Grundschaltungen](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md).\n", + "\n", + "---" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "72b5858a-1309-4b89-886f-80d4f5819b88", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true + }, + "source": [ + "### Aufgabe 2.1: Invertierender Spannungsverstärker" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "7c9a4fa4-bf53-4dc2-816e-52cfb76b3841", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, + "tags": [] + }, + "source": [ + "**Hinweise zum Ablauf:**\n", + "\n", + " * Verwenden Sie zum Aufbau die Schaltung aus **Abbildung 5** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md).\n", + " * Peilen Sie als **Spannungsverstärkung $v_{U}\\approx-10$** an.\n", + " * Überzeugen Sie sich davon, dass der Verstärker die erwartete Spannungsverstärkung aufweist.\n", + " * Gehen Sie ansonsten analog zu **Aufgabe 1.1** vor. \n", + " * Eine Messung des Frequezgangs, wie für **Aufgabe 1.1** ist hier nicht gefragt. \n", + "\n", + "**Hinweise zur Auswertung:**\n", + " \n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung das Schaltbild aus **Abbildung 5** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md) bei.\n", + " * Eine Erklärung, wie Sie externe Bilder in Ihr Protokoll einfügen können finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/tools/add_figures.ipynb). \n", + " * Erklären Sie zur Vorbereitung auf den Versuch die **erwartete Spannungsverstärkung**, für die von Ihnen vorgesehene Schaltung.\n", + " * Dokumentieren Sie während der Messung Ihr Vorgehen.\n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung eine **Photographie Ihres Aufbaus, sowie eine geeignete gemeinsame Darstellungen von $U_{e}$ und $U_{a}$ am Oszilloskop** bei.\n", + " * Stellen Sie die Messpunkte $(U_{e,i}, U_{a,i})$ geeignet dar und passen die ein geeignetes Modell daran an.\n", + " * Überprüfen Sie die Anwendbarkeit des Modells auf die Messpunkte auf Grundlage des $\\chi^{2}$-Werts der Anpassung.\n", + " * Bestimmen Sie $v_{U}\\pm\\Delta v_{U}$ aus der Anpassung und vergleichen Sie den ermittelten Wert mit Ihrer Erwartung für $v_{U}^{\\mathrm{exp}}\\pm\\Delta v_{U}^{\\mathrm{exp}}$.\n", + " * Geben Sie den gemessenen Wert von $v_{U}\\pm\\Delta v_{U}$ an und vergleichen Sie diesen mit Ihrer Erwartung für $v_{U}^{\\mathrm{exp}}\\pm\\Delta v_{U}^{\\mathrm{exp}}$." + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "f7253ea4-5bea-4d4e-8627-d4313f6c7f38", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true + }, + "source": [ + "### Aufgabe 2.2: Addierer" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "75611976-8dd4-4ccb-8549-58bc4b7f4e2b", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, + "tags": [] + }, + "source": [ + "**Hinweise zum Ablauf:**\n", + "\n", + " * Verwenden Sie zum Aufbau die Schaltung aus **Abbildung 6** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md).\n", + " * Überzeugen Sie sich davon, dass sich der Addierer Ihrer Erwartung gemäß verhält.\n", + " * Als Eingangssignale können Sie z.B. eine **Drei-, Rechteck- oder Sinusspannung** (mit $\\nu\\lesssim1\\,\\mathrm{kHz}$) und eine mit den auf der Platine vorhandenen Potentiometern realisierbare regelbare Gleichspannung im Bereich $-15\\ \\mathrm{V}$ bis $+15\\ \\mathrm{V}$ verwenden. \n", + " * Schalten Sie in diesem Fall aber für diese Messung den **Eingang des Oszilloskops auf „DC-Kopplung“**, damit der Gleichspannungsanteil nicht aus dem Signal ausgefiltert wird.\n", + "\n", + "**Hinweise zur Auswertung:**\n", + " \n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung das Schaltbild aus **Abbildung 6** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md) bei.\n", + " * Eine Erklärung, wie Sie externe Bilder in Ihr Protokoll einfügen können finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/tools/add_figures.ipynb). \n", + " * Erklären Sie zur Vorbereitung auf den Versuch die **erwartete Funktionsweise** des Addierers.\n", + " * Dokumentieren Sie während der Messung Ihr Vorgehen.\n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung eine **Photographie Ihres Aufbaus, sowie eine geeignete gemeinsame Darstellungen von $U_{e}$ und $U_{a}$ am Oszilloskop** bei." + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "efaa7c06-9983-4b56-8bcb-5240d185f92a", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true + }, + "source": [ + "### Aufgabe 2.3: Integrierer" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "47a592c3-4af3-4024-9ad7-799f6beef4d5", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, + "tags": [] + }, + "source": [ + "**Hinweise zum Ablauf:**\n", + "\n", + " * Verwenden Sie zum Aufbau die Schaltung aus **Abbildung 7** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md).\n", + " * Überzeugen Sie sich davon, dass sich der Integrierer Ihrer Erwartung gemäß verhält.\n", + " * Als Eingangssignale eignen sich **Recht- und Dreieckspannungen** niedriger Frequenz (z.B. im Bereich $\\nu=50$ bis $100\\,\\mathrm{Hz}$) und großer Amplitude.\n", + " * Schalten Sie für diese Messung den **Eingang des Oszilloskops auf „AC-Kopplung“**.\n", + " * Bestimmen Sie $v_{U}$ für eine **Sinusspannung** mit variierender Frequenz als Eingangsignal. Wir schlagen z.B. die folgenden Werte vor: $\\nu=10,\\,25,\\,50,\\,75,\\,100\\,250, 500, 750\\mathrm{Hz}$).\n", + " * Hierzu genügt jeweils ein Wertepaar $(U_{e}, U_{a})$ zur Bestimmung von $v_{U,i}$ pro Frequenz $\\nu_{i}$. \n", + "\n", + "\n", + "**Hinweise zur Auswertung:**\n", + " \n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung das Schaltbild aus **Abbildung 7** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md) bei.\n", + " * Eine Erklärung, wie Sie externe Bilder in Ihr Protokoll einfügen können finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/tools/add_figures.ipynb). \n", + " * Erklären Sie zur Vorbereitung auf den Versuch die **erwartete Funktionsweise** des Integrierers.\n", + " * Dokumentieren Sie während der Messung Ihr Vorgehen.\n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung eine **Photographie Ihres Aufbaus, sowie eine geeignete gemeinsame Darstellungen von $U_{e}$ und $U_{a}$ am Oszilloskop** bei.\n", + " * Stellen Sie den Verlauf von $v_{U}$ als Funktion von $\\log(\\nu)$ (einschließlich Fehlerbalken) geeignet graphisch dar." + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "a9f7c777-d5f5-4798-a401-e92f7c94edac", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true + }, + "source": [ + "### Aufgabe 2.4: Differenzierer" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "1f2523c3-0500-42a6-81ca-dedf0757cfa4", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, + "tags": [] + }, + "source": [ + "**Hinweise zum Ablauf:**\n", + "\n", + " * Verwenden Sie zum Aufbau die Schaltung aus **Abbildung 8** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md).\n", + " * Überzeugen Sie sich davon, dass sich der Differenzierer Ihrer Erwartung gemäß verhält.\n", + " * Als Eingangssignale eignen sich **Recht- und Dreieckspannungen** niedriger Frequenz (z.B. im Bereich $\\nu=50$ bis $100\\,\\mathrm{Hz}$) und großer Amplitude.\n", + " * Schalten Sie für diese Messung den **Eingang des Oszilloskops auf „AC-Kopplung“**.\n", + " * Bestimmen Sie $v_{U}$ für eine **Sinusspannung** mit variierender Frequenz als Eingangsignal. Wir schlagen z.B. die folgenden Werte vor: $\\nu=10,\\,25,\\,50,\\,75,\\,100\\,250, 500, 750\\mathrm{Hz}$).\n", + " * Hierzu genügt jeweils ein Wertepaar $(U_{e}, U_{a})$ zur Bestimmung von $v_{U,i}$ pro Frequenz $\\nu_{i}$. \n", + "\n", + "\n", + "**Hinweise zur Auswertung:**\n", + " \n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung das Schaltbild aus **Abbildung 8** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Grundschaltungen.md) bei.\n", + " * Eine Erklärung, wie Sie externe Bilder in Ihr Protokoll einfügen können finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/tools/add_figures.ipynb). \n", + " * Erklären Sie zur Vorbereitung auf den Versuch die **erwartete Funktionsweise** des Differenzierers.\n", + " * Dokumentieren Sie während der Messung Ihr Vorgehen.\n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung eine **Photographie Ihres Aufbaus, sowie eine geeignete gemeinsame Darstellungen von $U_{e}$ und $U_{a}$ am Oszilloskop** bei.\n", + " * Stellen Sie den Verlauf von $v_{U}$ als Funktion von $\\nu$ (einschließlich Fehlerbalken) geeignet graphisch dar." + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "1716e022-ca6d-4e4e-a271-6e2623bae187", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, + "tags": [] + }, + "source": [ + "## Aufgabe 3: Komplexere Schaltungen\n", + "\n", + "---\n", + "\n", + "Wichtige Hinweise zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-Komplexere-Schaltungen](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Komplexere-Schaltungen.md).\n", + "\n", + "---" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "fbc914cd-af90-4747-9bd6-65802d51ab25", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true + }, + "source": [ + "### Aufgabe 3.1: Einweggleichrichter" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "650d5bf1-eaf8-4d59-bfe1-4148916e5752", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, + "tags": [] + }, + "source": [ + "**Hinweise zum Ablauf:**\n", + "\n", + " * Verwenden Sie zum Aufbau die Schaltung aus **Abbildung 2** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Komplexere-Schaltungen.md).\n", + " * Die Durchlass-Richtung der Dioden ist durch die silberne Umrandung gekennzeichnet. \n", + " * Überzeugen Sie sich davon, dass sich der Einweggleichrichter Ihrer Erwartung gemäß verhält.\n", + " * Sie können dazu verschiedene Wechselspannungssignale mit $\\nu\\lesssim1\\,\\mathrm{kHz}$ verwenden.\n", + "\n", + "**Hinweise zur Auswertung:**\n", + " \n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung das Schaltbild aus **Abbildung 2** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Komplexere-Schaltungen.md) bei.\n", + " * Eine Erklärung, wie Sie externe Bilder in Ihr Protokoll einfügen können finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/tools/add_figures.ipynb). \n", + " * Erklären Sie zur Vorbereitung auf den Versuch die **erwartete Funktionsweise** dieser Schaltung.\n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung eine **Photographie Ihres Aufbaus, sowie geeignete gemeinsame Darstellungen von $U_{a}^{(+)}$, $U_{a}^{(-)}$ und $U_{a}$ am Oszilloskop** bei." + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "c8af730d-4ba4-4c24-a10f-b6deac63f414", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true + }, + "source": [ + "### Aufgabe 3.2: Generator für Drei- und Rechtecksignale" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "13e0c05b-de3b-4658-8ecb-03fea82bc701", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true, + "tags": [] + }, + "source": [ + "**Hinweise zum Ablauf:**\n", + "\n", + " * Verwenden Sie zum Aufbau die Schaltung aus **Abbildung 3** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Komplexere-Schaltungen.md).\n", + " * Überzeugen Sie sich davon, dass sich die Schaltung Ihrer Erwartung gemäß verhält.\n", + " * NB: Diese Schaltung ist selbst-erregend. Sie benötigt daher keine Beschaltung durch eine äußere Spannung. \n", + "\n", + "**Hinweise zur Auswertung:**\n", + " \n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung das Schaltbild aus **Abbildung 3** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Komplexere-Schaltungen.md) bei.\n", + " * Eine Erklärung, wie Sie externe Bilder in Ihr Protokoll einfügen können finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/tools/add_figures.ipynb). \n", + " * Erklären Sie zur Vorbereitung auf den Versuch die **erwartete Funktionsweise** dieser Schaltung.\n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung eine **Photographie Ihres Aufbaus, sowie geeignete Darstellungen von $U_{a}^{\\Box}$ und $U_{a}^{\\Delta}$ am Oszilloskop** bei." + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "5b76d1f4-f58d-4e87-9ffa-f019558205e3", + "metadata": { + "jp-MarkdownHeadingCollapsed": true + }, + "source": [ + "### Aufgabe 3.3: Analoge Lösung einer Differentialgleichung 2. Ordnung" + ] + }, + { + "cell_type": "markdown", + "id": "fd798ed3-0e30-484c-8880-995f3c14a025", + "metadata": { + "tags": [] + }, + "source": [ + "**Hinweise zum Ablauf:**\n", + "\n", + " * Verwenden Sie zum Aufbau die Schaltung aus **Abbildung 4** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Komplexere-Schaltungen.md).\n", + " * Überzeugen Sie sich davon, dass sich die Schaltung Ihrer Erwartung gemäß verhält.\n", + " * Versuchen Sie, durch Variation des Potentiometerwiderstands die drei Fälle (Schwingfall, aperiodischer Grenzfall und Kriechfall) zu simulieren.\n", + " * NB: Diese Schaltung ist selbst-erregend. Sie benötigt daher keine Beschaltung durch eine äußere Spannung. \n", + "\n", + "**Hinweise zur Auswertung:**\n", + " \n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung das Schaltbild aus **Abbildung 4** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Komplexere-Schaltungen.md) bei.\n", + " * Eine Erklärung, wie Sie externe Bilder in Ihr Protokoll einfügen können finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/tools/add_figures.ipynb). \n", + " * Erklären Sie zur Vorbereitung auf den Versuch die **erwartete Funktionsweise** dieser Schaltung.\n", + " * Fügen Sie Ihrer Auswertung eine **Photographie Ihres Aufbaus, sowie geeignete Darstellungen von $U_{a}$ am Oszilloskop** bei.\n", + "\n", + "*Hinweis: Eine genaue Beschreibung dieser Schaltung finden Sie in [\"Tietze, Schenk: Halbleiterschaltungstechnik\"](http://www.tietze-schenk.de/tsbuch.htm).*" + ] + } + ], + "metadata": { + "kernelspec": { + "display_name": "Python 3 (ipykernel)", + "language": "python", + "name": "python3" + }, + "language_info": { + "codemirror_mode": { + "name": "ipython", + "version": 3 + }, + "file_extension": ".py", + "mimetype": "text/x-python", + "name": "python", + "nbconvert_exporter": "python", + "pygments_lexer": "ipython3", + "version": "3.12.3" + } + }, + "nbformat": 4, + "nbformat_minor": 5 +} diff --git a/Operationsverstaerker/doc/OPV-amu741-Datenblatt.pdf b/Operationsverstaerker/doc/OPV-amu741-Datenblatt.pdf new file mode 100644 index 0000000000000000000000000000000000000000..19cde54026fbd942b8937d9b8e90c7b0326aa04f Binary files /dev/null and b/Operationsverstaerker/doc/OPV-amu741-Datenblatt.pdf differ