Dreieckgenerator
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Elektrotechnik II: Kolloquium 3 Analogschaltungen Hubert Abgottspon: [email protected] Line Roald: [email protected] Inhalt des Kolloquium § Rückblick über Analogschaltungen § Dioden § Operationsverstärker § Anwendungen § Verstärkerschaltungen § Komparatorschaltungen § Praxis: Elektronenröhren § Aufgabe: Dreieckgenerator § Fragen Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 2 Inhalt des Kolloquium § Rückblick über Analogschaltungen § Dioden § Operationsverstärker § Anwendungen § Verstärkerschaltungen § Komparatorschaltungen § Praxis: Elektronenröhren § Aufgabe: Dreieckgenerator § Fragen Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 3 Rückblick über Analogschaltungen § Vorlesungen: § Kapitel 2.1: Dioden § Ideale Diode § Reale Diode § Zener Diode § Kapitel 2.2: Operationsverstärker § § § § Idealer OPV Realer OPV Verstärkerschaltungen Komparatorschaltungen Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 4 Inhalt des Kolloquium § Rückblick über Analogschaltungen § Dioden § Operationsverstärker § Anwendungen § Verstärkerschaltungen § Komparatorschaltungen § Praxis: Elektronenröhren § Aufgabe: Dreieckgenerator § Fragen Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 5 Dioden: Wichtigste Formeln ID ID ID UD Durchlassbereich 0 Sperrbereich UD Durchbruchbereich 1 mA ID 0 100 V 1V UD ID UD UZ 0 Wednesday, October 24, 12 1 µA UD EEH – Power System Laboratory 6 Inhalt des Kolloquium § Rückblick über Analogschaltungen § Dioden § Operationsverstärker § Anwendungen § Verstärkerschaltungen § Komparatorschaltungen § Praxis: Elektronenröhren § Aufgabe: Dreieckgenerator § Fragen Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 7 OPV: Für was? – Für Computer § Analoge § Mechanische (ca 1000 v.Chr. bis 1970) § Nichtmechanische (zB. Wasserintegrator (nicht-homogene Diff.Glg.) § Elektronische § Digitale (wird in späteren Vorlesungen / Kolloquien erklärt) Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 8 OPV: Für was? – Für Synthesizer Nach dem Krieg OPVs auch für schöne Künste: Signalgenerator: § § § § § Kraftwerk Pink Floyd The Who Beatles A Clockwork Orange OPV: Für was? – Für Synthesizer § Moog-Synthesizer, Minimoog: Synthie-Pop 60er, 70er § Erste Single komplett mit dem Moog-Synthesizer: http://www.youtube.com/watch?v=OSRCemf2JHc OPV: Wichtigste Formeln: Verstärkerschaltungen UB+ uP + ua 4 Regeln? uN - UB- Virtueller Kurzschluss: Negative Rückkopplung Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 11 OPV: Wichtigste Formeln: Komparatorschaltugen Unterschied zu Verstärkerschaltungen? ua UB+ Wo ist ued = 0? ue- ue+ ue UB- Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 12 Inhalt des Kolloquium § Rückblick über Analogschaltungen § Dioden § Operationsverstärker § Anwendungen § Verstärkerschaltungen § Komparatorschaltungen § Praxis: Elektronenröhren § Aufgabe: Dreieckgenerator § Fragen Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 13 Praxis: Elektronenröhren § 1883 Thomas Edison § Leistungselektronik: bis 1970er Jahre § HiFi-Verstärker: immer noch beliebt Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 14 Elektronenröhren: Prinzip § Diode? § Operationsverstärker? Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 15 Inhalt des Kolloquium § Rückblick über Analogschaltungen § Dioden § Operationsverstärker § Anwendungen § Verstärkerschaltungen § Komparatorschaltungen § Praxis: Elektronenröhren § Aufgabe: Dreieckgenerator § Fragen Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 16 Dreieckgenerator Welche Spannung ist das Dreiecksignal? Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 17 Dreieckgenerator Teilschaltungen? Diskriminator Wednesday, October 24, 12 Integrator EEH – Power System Laboratory 18 Dreieckgenerator: Erster Teil: Integrator R1 = Wednesday, October 24, 12 UE 5V = = 1kΩ I E 5mA EEH – Power System Laboratory 19 Dreieckgenerator: Erster Teil: Integrator iC = C1 ⋅ duC du = C1 ⋅ A = − I E dt dt C1 = − Wednesday, October 24, 12 uA = − 1 1 ⋅ ∫ iE ⋅ dt = − ⋅ uE ⋅ dt C1 R1C1 ∫ U E ⋅ Δt 5V ⋅ 0.5ms = = 125nF R1 ⋅ ΔU A 1kΩ ⋅ ( -20V ) EEH – Power System Laboratory 20 Dreieckgenerator: Erster Teil: Integrator Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 21 Dreieckgenerator: Erster Teil: Integrator uA(t) 20 V uA(0) 10 V 0 0.5 ms 1 ms t -10 V -UB -20 V Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 22 Dreieckgenerator: Zweiter Teil: Diskriminator Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 23 Dreieckgenerator: Zweiter Teil: Diskriminator ued = 0V!!! Hysterese? Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 24 Dreieckgenerator: Zweiter Teil: Diskriminator ued = 0V!!! U A = R2 ⋅ I U K ′ = − R3 ⋅ I Wednesday, October 24, 12 ⇒ R2 = ⇒ R3 = UA 10V = = 1kΩ I 10mA U K′ −5V = = 500Ω −I −10mA EEH – Power System Laboratory 25 Dreieckgenerator: Zweiter Teil: Diskriminator ID Begrenzung der Ausgangsspannung auf +/- 5V? ID UD UZ 0 1 2 UD 3 4 Wie sind die Zenerdioden zu beschalten? Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 26 Dreieckgenerator: Zweiter Teil: Diskriminator Maximaler Spannungsabfall über R4? R4 = Wednesday, October 24, 12 uE − uK 15V − 5V = = 1kΩ I 10mA EEH – Power System Laboratory 27 Dreieckgenerator: Zweiter Teil: Diskriminator Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 28 Dreieckgenerator: Zweiter Teil: Diskriminator uA(t), uE(t), uK(t) 20 V uK(t) uA(0) 10 V uE(t) 0 0.5 ms 1 ms t uA(t) -10 V -20 V Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 29 Fragen § Weiter Informationen auf unserer Website § www.eeh.ee.ethz.ch/lehre § Bei weiteren Fragen, kontaktiert uns § Falls spezifische Themen im Kolloquium behandelt werden sollen, schreibt uns eine E-Mail und wir versuchen es im nächsten Kolloquium zu erklären Wednesday, October 24, 12 EEH – Power System Laboratory 30