"**Die Anleitung zu diesem Versuch finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/README.md).**"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"id": "b29a90f9-638c-48e5-af7d-4635e8ca3947",
"metadata": {
"metadata": {
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"tags": []
"tags": []
},
},
"source": [
"source": [
"## Aufgabe 1: Emitterschaltung eines Transistors\n",
"# Durchführung\n",
"\n",
"Bei der Emitterschaltung handelt es sich um die am häufigsten verwendete Transistorverstärkerschaltung. Es sollte sich bei dieser Aufgabe aber nur um eine Einstiegsaufgabe handeln, verwenden Sie daher nicht zuviel Zeit darauf. Die Aufgaben zum Operationsverstärker, ab **Aufgabe 2**, sollten vorrangig bearbeitet werden.\n",
"\n",
"**Hinweise zu Aufgabe 1 finden in der Datei [Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md).**\n",
"\n",
" * Machen Sie sich mit der Beschaltung eines einzelnen Transistors vertraut und nehmen Sie einfache Messungen damit vor. \n",
" * Bearbeiten Sie hierzu die folgenden Aufgaben.\n",
"\n",
"\n",
"---"
"**Detaillierte Kommentare zur Durchführung der Aufgaben finden Sie in der Datei [Operationsverstarker_Hinweise.ipynb](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstarker/Operationsverstarker_Hinweise.ipynb)**"
" * Bauen Sie auf der Experimentierplatine einen **einstufigen gleichstromrückgekoppelten Transistorverstärker** (TV) auf.\n",
" * Legen Sie eine Dreieckspannung mittlerer Frequenz (z.B. $\\nu=1\\,\\mathrm{kHz}$) als Eingangssignal $U_{\\mathrm{E}} (= U_{\\mathrm{B}})$ an den TV an und beobachten Sie die Spannung $U_{\\mathrm{A}}$ am Ausgang des TV, mit dem Oszilloskop.\n",
" * Bestimmen Sie die Spannungsverstärkung $v_{U}$ für **mindestens drei** verschiedene Amplituden von $U_{\\mathrm{B}}$ (zwischen 3 und $10\\,\\mathrm{V_{SS}}$). \n",
" * Beurteilen Sie die Qualität des TV.\n",
" \n",
"---"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"id": "9a6a78a4-7fcc-4d91-86d0-123c10c26c33",
"metadata": {},
"source": [
"**Lösung:**\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n",
" * Entfernen Sie $C_{\\mathrm{E}}$ aus der Schaltung und stellen Sie so die Schaltung für einen **stromrückgekoppelten TV** her.\n",
" * Bauen Sie einen **nicht-invertierenden Spannungsverstärker** mit $v_{U}\\approx10$ auf und charakterisieren Sie seine Funktionsweise.\n",
" * Wiederholen Sie an dieser Schaltung Ihre Untersuchungen von **Aufgabe 1.1**.\n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "3d3dfcdf-f3a4-46bf-9622-e939751ada2f",
"id": "f5bc0a3f-12d7-469f-9ba2-5dfda67e2918",
"metadata": {},
"metadata": {},
"source": [
"source": [
"**Lösung:**\n",
"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
"\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "72016d01-643b-44a0-875c-ab3beacec56f",
"id": "5c5e648a-0717-4dbe-a4e0-c9f10ba6917d",
"metadata": {
"metadata": {
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"tags": []
"tags": []
},
},
"source": [
"source": [
"### Aufgabe 1.3: Frequenzabhängigkeit der Verstärkung\n",
"### Aufgabe 1.2: Ein- und Ausgangsimpedanz des OPV\n",
"\n",
"\n",
" * Bestimmen Sie die Spannungsverstärkung $v_{U}$ sowohl für den strom-, als auch den gleichstromrückgekoppelten TV für verschiedene Frequenzen von $U_{\\mathrm{B}}$ (z.B. $\\nu=0.01,\\,0.025,\\,0.05,\\,0.1,\\,0.5,1,\\,5,\\,10,\\,50,\\,100\\,\\mathrm{kHz}$). \n",
" * Bauen Sie einen Impedanzwandler auf und bestimmen Sie die **($X_{e}$) Eingangs- und $X_{a}$ Ausgangsimpedanz des OPV** mit Hilfe geeigneter Verfahren.\n",
" * Stellen Sie den Verlauf von $v_{U}$ als Funktion von $\\nu$ geeignet graphisch dar.\n",
" * Besonders wichtig ist hierbei der Bereich zwischen $\\nu=10$ und $500\\,\\mathrm{Hz}$. \n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "9fba75ce-d74f-4508-802e-4ff25657d81d",
"id": "eb5f0e88-68cd-4022-b34c-08b9604d2d5f",
"metadata": {},
"metadata": {},
"source": [
"source": [
"**Lösung:**\n",
"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
"\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "546257ae-6724-455f-b804-76ee47c8d606",
"id": "73877967-75d1-4df3-8c86-5912858c7951",
"metadata": {
"metadata": {
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"tags": []
"tags": []
},
},
"source": [
"source": [
"## Aufgabe 2: Nicht-invertierender Spannungsverstärker mit Hilfe eines Operationsverstärkers\n",
"## Aufgabe 2: Invertierenden Eingang"
"\n",
"**Hinweise zu Aufgabe 2 finden in der Datei [Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md).**\n",
"\n",
" * Machen Sie sich mit der wichtigsten nicht-invertierenden Grundschaltung eines Spannungsverstärkers mit Hilfe eines Operationsverstärkers (OPV) vertraut und nehmen Sie einfache Messungen damit vor. \n",
" * Bearbeiten Sie hierzu die folgenden Aufgaben.\n",
"\n",
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "b1f5e251-6139-4acd-8d6d-815fb2d901f8",
"id": "88802e21-3dcd-4ccf-af0e-95626b2a9f96",
"metadata": {
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"tags": []
},
"source": [
"### Aufgabe 2.1: Aufbau des nicht-invertierenden Spannungsverstärkers mit $v_{U}=10$\n",
"\n",
" * Bauen Sie auf der Experimentierplatine mit Hilfe des OPV einen nicht-invertierenden Spannungsverstärker mit $v_{U}=10$ auf.\n",
" * Legen Sie zur Überprüfung der Schaltung eine Dreieckspannung mittlerer Frequenz (z.B. $\\nu=1\\,\\mathrm{kHz}$) als Eingangssignal $U_{\\mathrm{E}}$ an den Verstärker an und beobachten Sie die Spannung $U_{\\mathrm{A}}$ am Ausgang des Verstärkers, mit dem Oszilloskop.\n",
" * Überzeugen Sie sich davon, dass der Verstärker die erwartete Spannungsverstärkung von $v_{U}=10$ aufweist.\n",
"\n",
"---"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"id": "e10851c4-eb62-4fa0-b9e3-4a33cb98b3c1",
"metadata": {},
"source": [
"**Lösung:**\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n",
" * Bestimmen Sie die ($X_{e}$) Eingangs- und $X_{a}$ Ausgangsimpedanz der Schaltung mit Hilfe geeigneter Verfahren.\n",
" * Bauen Sie auf einen **invertierenden Spannungsverstärker** mit $v_{U}\\approx10$ auf und charakterisieren Sie seine Funktionsweise.\n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "b1e80a9e-93e4-4198-a8ee-5bc6d04bfa14",
"id": "16b57ba9-085b-4671-b009-28bbdb5cf9c9",
"metadata": {},
"metadata": {},
"source": [
"source": [
"**Lösung:**\n",
"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
"\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "19bd111f-d2cd-4669-91ff-16eda9979efc",
"id": "df4ff381-ce33-4d6a-b616-82daa48db91f",
"metadata": {
"metadata": {
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"tags": []
"tags": []
},
},
"source": [
"source": [
"### Aufgabe 2.3: Frequenzabhängigkeit der Verstärkung\n",
"### Aufgabe 2.2: Addierer\n",
"\n",
"\n",
" * Bestimmen Sie $v_{U}$ für verschiedene Frequenzen des Eingangsignals (z.B. $\\nu=0.01,\\,0.1,1,\\,10,\\,25,\\,50,\\,75,\\,100\\,\\mathrm{kHz}$). \n",
" * Bauen Sie einen **Addierer** für zwei Eingangssignale auf und demonstrieren Sie seine Funktionsweise. \n",
" * Wählen Sie hierzu als Eingangssignal eine Sinuswechselspannung mit einer Amplitude von $U_{e}=0.5\\,\\mathrm{V_{SS}}$ und beobachten Sie $U_{a}$ am Oszilloskop.\n",
" * Stellen Sie den Verlauf von $v_{U}$ als Funktion von $\\nu$ geeignet graphisch dar.\n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "3f58694f-3ab2-404e-98ee-48babfabc29e",
"id": "785819ec-ef9d-4b39-9617-0fb411e5e94a",
"metadata": {},
"metadata": {},
"source": [
"source": [
"**Lösung:**\n",
"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
"\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "73877967-75d1-4df3-8c86-5912858c7951",
"id": "cdf0c697-1fb4-478d-8ed4-46073047da30",
"metadata": {
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"tags": []
},
"source": [
"## Aufgabe 3: Grundschaltungen für invertierende Verstärker mit Hilfe eines Operationsverstärkers\n",
"\n",
"**Hinweise zu Aufgabe 3 finden in der Datei [Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md).**\n",
"\n",
" * Machen Sie sich mit den wichtigsten Grundschaltungen eines invertierenden Verstärkers mit Hilfe eines OPV vertraut. \n",
" * Bearbeiten Sie hierzu die folgenden Aufgaben.\n",
"\n",
"---"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"id": "88802e21-3dcd-4ccf-af0e-95626b2a9f96",
"metadata": {
"metadata": {
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"tags": []
"tags": []
},
},
"source": [
"source": [
"### Aufgabe 3.1: Aufbau des invertierenden Spannungsverstärkers mit $v_{U}=10$\n",
"### Aufgabe 2.3: Integrierer\n",
"\n",
"\n",
" * Bauen Sie auf der Experimentierplatine mit Hilfe des OPV von **Aufgabe 2** einen invertierenden Spannungsverstärker mit $v_{U}=10$ auf.\n",
" * Bauen Sie einen **Integrierer** auf und demonstrieren Sie seine Funktionsweise.\n",
" * Gehen Sie zur Überprüfung der Schaltung, wie für **Aufgabe 2.1** vor.\n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "cff97037-12c0-4db9-a8e1-c4bbec4efbc4",
"id": "3ccaa1d8-4adf-49d1-ba7f-1a2be466fa19",
"metadata": {},
"metadata": {},
"source": [
"source": [
"**Lösung:**\n",
"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
"\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "df4ff381-ce33-4d6a-b616-82daa48db91f",
"id": "2404b228-42a5-4c10-afed-1114b89b8ce3",
"metadata": {
"metadata": {
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"tags": []
"tags": []
},
},
"source": [
"source": [
"### Aufgabe 3.2: Aufbau eines Addierers\n",
"### Aufgabe 2.4: Differenzierer\n",
"\n",
"\n",
" * Bauen Sie auf der Experimentierplatine mit Hilfe des OPV einen **Addierer** für zwei Eingangssignale auf und überzeugen Sie sich von seiner Funktionsweise.\n",
" * Bauen Sie einen **Differenzierer** auf und demonstrieren Sie seine Funktionsweise.\n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "6b7a218d-7976-45da-839e-f0eb8e76cc65",
"id": "b646ed80-aefe-4cc8-85e9-7114c64e68b6",
"metadata": {},
"metadata": {},
"source": [
"source": [
"**Lösung:**\n",
"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
"\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "cdf0c697-1fb4-478d-8ed4-46073047da30",
"id": "3c8c9979-ed0b-4334-8d24-5f50caaf54ac",
"metadata": {
"metadata": {
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"tags": []
"tags": []
},
},
"source": [
"source": [
"### Aufgabe 3.3: Aufbau eines Integrierers\n",
"## Aufgabe 3: Komplexere Schaltungen"
"\n",
" * Bauen Sie auf der Experimentierplatine mit Hilfe des OPV einen **Integrierer** auf und überzeugen Sie sich von seiner Funktionsweise. \n",
" \n",
"--- "
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"id": "f6216198-9e07-4f47-8f0d-a55e012c470e",
"metadata": {},
"source": [
"**Lösung:**\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n",
"\n",
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "2404b228-42a5-4c10-afed-1114b89b8ce3",
"id": "ab39479d-61ee-41a4-8966-16687890fa92",
"metadata": {
"metadata": {
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"tags": []
"tags": []
},
},
"source": [
"source": [
"### Aufgabe 3.4: Aufbau eines Differenzierers\n",
"### Aufgabe 3.1: Einweggleichrichter\n",
"\n",
"\n",
" * Bauen Sie auf der Experimentierplatine mit Hilfe des OPV einen **Differenzierer** auf und überzeugen Sie sich von seiner Funktionsweise.\n",
" * Bauen Sie einen **idealen Einweggleichrichter** auf und demonstrieren Sie seine Funktionsweise.\n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "998bc4ad-612e-4c03-939d-d6003a897e07",
"id": "0bc3f606-9b70-41d1-b449-c7b494224f96",
"metadata": {},
"metadata": {},
"source": [
"source": [
"**Lösung:**\n",
"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
"\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "3c8c9979-ed0b-4334-8d24-5f50caaf54ac",
"id": "0e5f5e8e-e18b-4fa5-830f-d5b007a0fe47",
"metadata": {
"metadata": {
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"tags": []
"tags": []
},
},
"source": [
"source": [
"## Aufgabe 4: Komplexere Schaltungen mit Operationsverstärkern\n",
"### Aufgabe 3.2: Generator für Drei- und Rechtecksignale\n",
"\n",
"\n",
"**Hinweise zu Aufgabe 4 finden in der Datei [Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md).**\n",
" * Bauen Sie einen **Generator für Drei- und Rechtecksignale** auf und demonstrieren Sie seine Funktionsweise. \n",
"\n",
" * Machen Sie sich mit einer Auswahl komplexerer Schaltungen mit OPVs vertraut. \n",
" * Bearbeiten Sie hierzu die folgenden Aufgaben.\n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "ab39479d-61ee-41a4-8966-16687890fa92",
"id": "c0aff670-3c01-4d34-92f9-897150235aa1",
"metadata": {
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"tags": []
},
"source": [
"### Aufgabe 4.1: Aufbau eines idealen Einweggleichrichters \n",
"\n",
" * Bauen Sie mit Hilfe eines OPVs einen idealen **Einweggleichrichter** auf und überzeugen Sie sich von seiner Funktionsweise.\n",
" * Erklären Sie die Funktionsweise der angegebenen Schaltung.\n",
" \n",
"---"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"id": "e76ca7c2-5bb2-4346-b5f1-ae6221a600b9",
"metadata": {},
"metadata": {},
"source": [
"source": [
"**Lösung:**\n",
"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
"\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "0e5f5e8e-e18b-4fa5-830f-d5b007a0fe47",
"id": "1b465394-ea65-4fe1-8f9b-88a17374b98b",
"metadata": {
"metadata": {
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"tags": []
"tags": []
},
},
"source": [
"source": [
"### Aufgabe 4.2: Aufbau eines Generators für Drei- und Rechtecksignale\n",
"### Aufgabe 3.3: Analoge Lösung einer Differentialgleichung 2. Ordnung\n",
"\n",
"\n",
" * Bauen Sie mit Hilfe von zwei OPVs einen **Generator für Drei- und Rechtecksignale** auf. \n",
" * Bauen Sie eine analoge Schaltung zur Lösung einer **Differentialgleichung 2. Ordnung** auf. \n",
" * Erklären Sie die Funktionsweise der angegebenen Schaltung.\n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "bb39a54f-fd48-4815-9287-40ff677b5ea6",
"id": "41a2ead0-bb05-406a-be35-8f40d06defaa",
"metadata": {},
"metadata": {},
"source": [
"source": [
"**Lösung:**\n",
"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
"\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"\n",
"---"
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "1b465394-ea65-4fe1-8f9b-88a17374b98b",
"id": "90a23921-c73a-4989-b439-263b611b22d5",
"metadata": {
"metadata": {
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true
"tags": []
},
},
"source": [
"source": [
"### Aufgabe 4.3: Aufbau einer programmierten Differentialgleichung 2. Ordnung\n",
"# Beurteilung"
"\n",
" * Bauen Sie zum Abschluss eine sogenannte **programmierte Differentialgleichung 2. Ordnung** auf. \n",
" * Versuchen Sie, durch Variation des Potentiometerwiderstands die drei Fälle (Schwingfall, aperiodischer Grenzfall und Kriechfall) zu simulieren.\n",
"\n",
"*Hinweis: Eine genaue Beschreibung dieser Schaltung finden Sie in [\"Tietze, Schenk: Halbleiterschaltungstechnik\"](http://www.tietze-schenk.de/tsbuch.htm).*\n",
"\n",
"---"
]
]
},
},
{
{
"cell_type": "markdown",
"cell_type": "markdown",
"id": "cefd595e-4038-4293-810d-fb2b123d275d",
"id": "62a08d91-945f-485d-a3fa-b7b17eacc229",
"metadata": {},
"metadata": {},
"source": [
"source": [
"**Lösung:**\n",
" * Beurteilen Sie diesen Versuch nach Abschluss der Auswertung.\n",
"\n",
" * **Folgen Sie zur Beurteilung dieses Versuchs diesem [Link]()**.\n",
"*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.* \n",
" * Beachten Sie, dass jede:r Studierende nur einmal pro Versuch eine Beurteilung abgeben kann."
**Die Anleitung zu diesem Versuch finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/README.md).**
**Detaillierte Kommentare zur Durchführung der Aufgaben finden Sie in der Datei [Operationsverstarker_Hinweise.ipynb](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstarker/Operationsverstarker_Hinweise.ipynb)**
Bei der Emitterschaltung handelt es sich um die am häufigsten verwendete Transistorverstärkerschaltung. Es sollte sich bei dieser Aufgabe aber nur um eine Einstiegsaufgabe handeln, verwenden Sie daher nicht zuviel Zeit darauf. Die Aufgaben zum Operationsverstärker, ab **Aufgabe 2**, sollten vorrangig bearbeitet werden.
**Hinweise zu Aufgabe 1 finden in der Datei [Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md).**
* Machen Sie sich mit der Beschaltung eines einzelnen Transistors vertraut und nehmen Sie einfache Messungen damit vor.
* Bauen Sie auf der Experimentierplatine einen **einstufigen gleichstromrückgekoppelten Transistorverstärker** (TV) auf.
* Legen Sie eine Dreieckspannung mittlerer Frequenz (z.B. $\nu=1\,\mathrm{kHz}$) als Eingangssignal $U_{\mathrm{E}} (= U_{\mathrm{B}})$ an den TV an und beobachten Sie die Spannung $U_{\mathrm{A}}$ am Ausgang des TV, mit dem Oszilloskop.
* Bestimmen Sie die Spannungsverstärkung $v_{U}$ für **mindestens drei** verschiedene Amplituden von $U_{\mathrm{B}}$ (zwischen 3 und $10\,\mathrm{V_{SS}}$).
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
### Aufgabe 1.3: Frequenzabhängigkeit der Verstärkung
* Bestimmen Sie die Spannungsverstärkung $v_{U}$ sowohl für den strom-, als auch den gleichstromrückgekoppelten TV für verschiedene Frequenzen von $U_{\mathrm{B}}$ (z.B. $\nu=0.01,\,0.025,\,0.05,\,0.1,\,0.5,1,\,5,\,10,\,50,\,100\,\mathrm{kHz}$).
* Stellen Sie den Verlauf von $v_{U}$ als Funktion von $\nu$ geeignet graphisch dar.
* Besonders wichtig ist hierbei der Bereich zwischen $\nu=10$ und $500\,\mathrm{Hz}$.
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
## Aufgabe 2: Nicht-invertierender Spannungsverstärker mit Hilfe eines Operationsverstärkers
## Aufgabe 1: Nicht-invertierender Eingang
**Hinweise zu Aufgabe 2 finden in der Datei [Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md).**
* Machen Sie sich mit der wichtigsten nicht-invertierenden Grundschaltung eines Spannungsverstärkers mit Hilfe eines Operationsverstärkers (OPV) vertraut und nehmen Sie einfache Messungen damit vor.
* Bauen Sie auf der Experimentierplatine mit Hilfe des OPV einen nicht-invertierenden Spannungsverstärker mit $v_{U}=10$ auf.
* Bauen Sie einen **nicht-invertierenden Spannungsverstärker** mit $v_{U}\approx10$ auf und charakterisieren Sie seine Funktionsweise.
* Legen Sie zur Überprüfung der Schaltung eine Dreieckspannung mittlerer Frequenz (z.B. $\nu=1\,\mathrm{kHz}$) als Eingangssignal $U_{\mathrm{E}}$ an den Verstärker an und beobachten Sie die Spannung $U_{\mathrm{A}}$ am Ausgang des Verstärkers, mit dem Oszilloskop.
* Überzeugen Sie sich davon, dass der Verstärker die erwartete Spannungsverstärkung von $v_{U}=10$ aufweist.
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
### Aufgabe 2.3: Frequenzabhängigkeit der Verstärkung
* Bauen Sie einen Impedanzwandler auf und bestimmen Sie die **($X_{e}$) Eingangs- und $X_{a}$ Ausgangsimpedanz des OPV** mit Hilfe geeigneter Verfahren.
* Bestimmen Sie $v_{U}$ für verschiedene Frequenzen des Eingangsignals (z.B. $\nu=0.01,\,0.1,1,\,10,\,25,\,50,\,75,\,100\,\mathrm{kHz}$).
* Wählen Sie hierzu als Eingangssignal eine Sinuswechselspannung mit einer Amplitude von $U_{e}=0.5\,\mathrm{V_{SS}}$ und beobachten Sie $U_{a}$ am Oszilloskop.
* Stellen Sie den Verlauf von $v_{U}$ als Funktion von $\nu$ geeignet graphisch dar.
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
## Aufgabe 3: Grundschaltungen für invertierende Verstärker mit Hilfe eines Operationsverstärkers
## Aufgabe 2: Invertierenden Eingang
**Hinweise zu Aufgabe 3 finden in der Datei [Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md).**
* Machen Sie sich mit den wichtigsten Grundschaltungen eines invertierenden Verstärkers mit Hilfe eines OPV vertraut.
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
* Bauen Sie auf der Experimentierplatine mit Hilfe des OPV einen **Addierer** für zwei Eingangssignale auf und überzeugen Sie sich von seiner Funktionsweise.
* Bauen Sie einen **Addierer** für zwei Eingangssignale auf und demonstrieren Sie seine Funktionsweise.
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
## Aufgabe 4: Komplexere Schaltungen mit Operationsverstärkern
## Aufgabe 3: Komplexere Schaltungen
**Hinweise zu Aufgabe 4 finden in der Datei [Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Operationsverstaerker/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md).**
* Machen Sie sich mit einer Auswahl komplexerer Schaltungen mit OPVs vertraut.
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
### Aufgabe 4.3: Aufbau einer programmierten Differentialgleichung 2. Ordnung
### Aufgabe 3.3: Analoge Lösung einer Differentialgleichung 2. Ordnung
* Bauen Sie zum Abschluss eine sogenannte **programmierte Differentialgleichung 2. Ordnung** auf.
* Versuchen Sie, durch Variation des Potentiometerwiderstands die drei Fälle (Schwingfall, aperiodischer Grenzfall und Kriechfall) zu simulieren.
*Hinweis: Eine genaue Beschreibung dieser Schaltung finden Sie in ["Tietze, Schenk: Halbleiterschaltungstechnik"](http://www.tietze-schenk.de/tsbuch.htm).*
* Bauen Sie eine analoge Schaltung zur Lösung einer **Differentialgleichung 2. Ordnung** auf.
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
