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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Fragen zu Messverstärker/Filterschaltung


Autor: Frank Zander (frzander)
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Hallo,

ich habe 2 Fragen die ich leider nicht beantworten kann. Könnt ihr mir 
helfen?

1. Entwickeln Sie einen Messverstärker (denken Sie dabei an den I/U 
Wandler/Transimpedanzschaltung, die Nichtinvertierende Verstärkung mit 
OPAMPS und Ladungsverstärker). Welche Vorteile/Nachteile hätten die 
unterschiedlichen Konzepte und welche Rolle spielt der 
Eingangswiderstand?

>>> Ich hab zu den einzelnen Verstärkern einiges gegooglet, komme aber nicht auf 
einschlägige Vor-und Nachteile :(

2. Überlegen Sie sich eine Filterschaltung, um aus dem Signal des 
Verstärkers einen Gaußähnlichen Puls zu erzeugen. Denken Sie dabei an 
Hochpass-, bzw. Tiefpassschaltungen. Welchen Einfluss hat der Filter auf 
Signalform und Rauschen? Berücksichtigen Sie dabei Bandbreite und 
Zeitkonstanten des Filters.


Ich würde mich freuen, wenn Ihr mir etwas helfen könnt. Vielleicht ein 
paar Stichworte, ich erwarte keinen riesigen Aufsatz mit Musterlösung.
Vielen Dank!

Viele Grüße Frank

Autor: ... (Gast)
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>>>> Ich hab zu den einzelnen Verstärkern einiges gegooglet, komme aber nicht auf 
einschlägige Vor-und Nachteile :(

Etwas wenig. Ich denk so hat es wenig Sinn. Lass es sein.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Frank,

> ich habe 2 Fragen die ich leider nicht beantworten kann. Könnt ihr mir
> helfen?
bedingt, denn es geht dabei darum, daß Du etwas lernst.

> 1. Entwickeln Sie einen Messverstärker (denken Sie dabei an den I/U
> Wandler/Transimpedanzschaltung, die Nichtinvertierende Verstärkung mit
> OPAMPS und Ladungsverstärker). Welche Vorteile/Nachteile hätten die
> unterschiedlichen Konzepte und welche Rolle spielt der
> Eingangswiderstand?

a)
- Welchen Eingangswiderstand hat der I/U-Konverter?
0 Ohm.
- Und welche Art von Quelle freut sich besonders über 0 Ohm?
Natürlich die Stromquelle. Eine Spannungsquelle kann keinen Kurzschluß 
gebrauchen.

Zeichnen mußt Du ihn selbst. Typische Anwendung: Photodiode

b)
- Welchen Eingangswiderstand hat der invertierende Verstärker?
Den, den Du über R1 (d. h. den Widerstand von der Quelle zum (-)Eingang) 
einstellst. Am (-)Eingang herrscht ja 0 Volt. Das ist im Sinne des 
Eingangswiderstandes wie die Masse.
- Welche Quelle freut sich darüber?
Eine HF-Quelle, die Impedanzanpassung, z. B. 50 Ohm, benötigt. Wählst Du 
R1 zu Null, bekommst Du hingegen den Transimpedanzverstärker.

Typische Anwendung: Audio-Signalverstärker

Ist Dir übrigens die Stromquelle, die Du damit gebaut hast, aufgefallen? 
Über R1 liegt immer I=UE/R1 an, egal, welches Bauteil im 
Rückkopplungszweig liegt. Wählst Du im Rückkopplungszweig beispielsweise 
eine Diode, so erhältst Du einen Logarithmierer, da Du den eingeprägten 
Strom über die logarithmische I/U-Kennlinie der Diode laufen läßt.

c)
- Welchen Eingangswiderstand hat der nichtinvertierende Verstärker?
Normalerweise unendlich, es sei denn, Du schaltest einen Widerstand vom 
(+)Eingang zur Masse.
- Welche Quelle freut sich darüber?
Jede Spannungsquelle, besonders schwachbrüstige Quellen.
Stromquellen finden das gar nicht gut. Genauso wie man Spannungsquellen 
nicht kurzschließt, gehören Stromquellen nicht offengelassen.

Typische Anwendung: Audio-Signalverstärker und -vorverstärker, 
Meßverstärker (z. B. Hydrophonverstärker)


> 2. Überlegen Sie sich eine Filterschaltung, um aus dem Signal des
> Verstärkers einen Gaußähnlichen Puls zu erzeugen. Denken Sie dabei an
> Hochpass-, bzw. Tiefpassschaltungen. Welchen Einfluss hat der Filter auf
> Signalform und Rauschen? Berücksichtigen Sie dabei Bandbreite und
> Zeitkonstanten des Filters.
Um welches Signal geht es?
Prinzipiell gilt: Ein Tiefpaß reagiert ähnlich wie ein Integrierer; ein 
Hochpaß reagiert ähnlich wie ein Differenzierer.

Gruß,
  Michael

Autor: FrZander (Gast)
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Hallo Michael,

vielen Dank für deine Antwort. Das hilft mir auf jeden Fall schon mal 
gut weiter. Eine gute Grundlage :) Nochmal vielen Dank für deine Mühe.
Viele Grüße Frank

Autor: ... (Gast)
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Michael,
du warst sehr verstaendnisvoll. Ich nicht. Der Frager zeigte eher wenig 
Interesse. Ich wuerde den Leuten vor Gurgel mal einen Tiezte-Schenk 
empfehlen, den muessen sie eh haben. Ein kleines Investment, das sich 
aber ueber die Jahre rechnet.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo,

> du warst sehr verstaendnisvoll. Ich nicht. Der Frager zeigte eher wenig
> Interesse. Ich wuerde den Leuten vor Gurgel mal einen Tiezte-Schenk
> empfehlen, den muessen sie eh haben. Ein kleines Investment, das sich
> aber ueber die Jahre rechnet.

ich habe bis in hohe Studiensemester die Bedeutung von Eingangs- und 
Ausgangswiderstand auch nicht verstanden. Mir war einfach nicht bewußt, 
daß und wozu so etwas wichtig ist. Operationsverstärker wurden als 
Dreiecke mit sehr sonderbaren Eigenschaften eingeführt, zu deren 
Verständnis scheinbar jeweils mehr als eine Tafelseite Rechnungen mit 
Grenzwertberechnungen v-->oo durchgeführt werden mußten. Das war richtig 
motivierend. Damals wußte ich noch nicht, daß häufig zwei Zeilen 
ausreichen.

Wer eine schlechte Grundlagenausbildung hat, kommt weder mit Google noch 
mit dem Tietze-Schenk weiter. Da helfen nur Fragen und geduldiges 
Antworten.


Gruß,
  Michael

Autor: Mask (Gast)
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Ich muss die Aufgabe nicht lösen, aber ich freu mich trtozdem über die 
gute Erklärung. Dankeschön!

Autor: Olaf (Gast)
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> ich habe bis in hohe Studiensemester die Bedeutung von Eingangs- und
> Ausgangswiderstand auch nicht verstanden.

Dann war aber entweder deine Uni schlecht, oder du warst in der 
entscheidenden Vorlesung geistig oder koerperlich abwesend. :-)

Die Verstaendnis davon ist doch absolut wichtig und deshalb kam es bei 
mir sowohl in den Grundlagen Etechnik (Leistungsanpassung und auch 
Umrechnung Spannungsquelle in Stromquelle) wie auch Messtechnik vor. Und 
es ist ja auch keineswegs schwer zu verstehen.

> Operationsverstärker wurden als
> Dreiecke mit sehr sonderbaren Eigenschaften eingeführt, zu deren
> Verständnis scheinbar jeweils mehr als eine Tafelseite Rechnungen

Interessant, mir haben sie die als total einfache Sache erklaert, die 
sie ja auch sind wenn man immer nur den idealen OP betrachtet. Dafuer 
fand ich aber die Transistortechnik ziemlich abtoernend weil sie sehr 
abstrahiert wurde. (Arbeitspunkteinstellung ueber Spannungsquellen)

> Wer eine schlechte Grundlagenausbildung hat, kommt weder mit Google
> noch mit dem Tietze-Schenk* weiter.

Ich denke auch das Tietze und Schenk nicht das ideale Buch zum 
Selbststudium ist. Jedenfalls nicht wenn man was fuer die Praxis lernen 
will. Das ist das Buch das man zum nachlesen haben MUSS wenn man es 
schon kann. Sozusagen um das vorhandene Verstaendnis theoretisch zu 
vertiefen.
Fuers Selbststudium ist Horrowitz und Hill besser.

> Da helfen nur Fragen und geduldiges Antworten.

Ja, aber in der Uebung deines Profs. Nicht weil ich jetzt hier von 
Anfaengern genervt waere, sondern weil diese Profs teilweise in sehr 
eigenartigen Welten leben deren physikalischen Grundlagen man zumindest 
fuer die Klausur kennen muss. :-)

Sehr interessant fand ich uebrigens folgende Frage vom OP:

> Welchen Einfluss hat der Filter auf Signalform und Rauschen?

Ist ihre Beantwortung doch essentiell fuer das Verstaendnis der gesamten 
Nachrichtentechnik. Sowas kann man nicht mitbekommen? :-o

Olaf

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