Schaltungsanalyse: Operationsverstärkerschaltung und Transistorschaltung

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  1. #1 TheElectrician, 22.01.2021
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    Schönen guten Tag,

    ich habe die Aufgabe erhalten, die Funktion einer Operationsverstärkerschaltung und einer Transistorschaltung mit maximal 4 Sätzen (2. Sätze für eine Schaltung) zu beschreiben.

    Die beiden Schaltungen: (Die Schaltung habe ich mit einem Editor erstellt, und gehört zu meiner eigenen Leistung)

    OP-Schaltung.PNG

    Bildschirmfoto 2021-01-07 um 11.47.39 (1).png

    Meine Analyse:

    Das rechteckförmige Alarmsignal wird in der ersten Schaltung durch einen Spannungsteiler angepasst, und danach von einen invertierenden Operationsverstärker verstärkt.

    (Frage: Ist trotzdem eine Verstärkung vorhanden, wenn als Ausgangssignal - 0,1 ... + 0,1 angegeben ist? Da wir als Eingangsspannung 0..5 V anliegen haben. Oder hat einfach der Spannungsteiler die Eingangsspannung geringer als ein Eingangssignal von - 0,1... + 0,1 angepasst. Und der Operationsverstärker das Eingangssignal bis hin zu -0,1... + 0,1 verstärkt? )

    Der Arbeitspunkt des Bipolaren Transistors einer Emitterschaltung, wird anhand des Spannungsteilers eingestellt, verstärkt und als ein High-Pegel zum Lautsprecher ausgegeben.

    Der Lautsprecher liegt sobald der Kondensator C1 voll aufgeladen ist an Spannung an.

    Ist meine Funktionsanalyse mit max. 4 Sätzen in Ordnung?

    Ich habe ebenfalls noch eine weitere Frage: Welche Bedeutung haben die 2x 15 V Pins bei der 2. Schaltung?

    Danke für die Unterstützung.
     
  2. #2 Drehfeld, 24.01.2021
    Drehfeld

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    Darfst du nur Text verwenden, oder auch Bilder?
     
  3. EBC41

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    Das kann man jetzt nicht so sagen. Das ist kein klassischer Spannungsteiler bestehend nur aus zwei Widerständen.

    Es ist ein invertierender OP-Verstärker und der Betrag der Spannungsverstärkung berechnet sich zu R4 geteilt durch R3. In diesem Fall ist der Betrag der Spannungsverstärkung kleiner als Eins.

    Die Aufgabe verlangt, dass ein Signal von 0...5V zu einem Signal von +0,1...-0,1V umgesetzt wird. Das wäre dann eine Amplitude von 5Vpp zu 0,2Vpp. Macht einen Verstärkungsfaktor von minus 0,04. Das heisst, der Widerstand R4 muss auf 4kOhm eingestellt werden.

    Mit dem Poti R2 stellt man die Gleich-Spannung am nicht invertierenden Eingang (+), so ein, dass am Ausgang eine um Null Volt symmetrische Amplitude von plus/minus 0,1V entsteht.

    Berechnung dieser Gleichspannung:
    Die Eingangsspannung schwankt von 0 bis +5V, das heisst, die Mitte wäre bei +2,5 Volt.
    Am Ausgang wäre die Mitte bei genau 0 Volt.

    Bei einem idealen OP geht man davon aus, dass im eingeschwungenen Zustand die Spannung zwischen den zwei Eingängen Null Volt ist.
    Und außerdem fließt kein Strom in die Eingänge. So kann man sich den OP wegdenken, und glücklicherweise nur mit den ohmschen Widerständen rechnen.

    Für unseren Fall heisst das: Wir berechnen zuerst für den Zustand 2,5V am Eingang und Null Volt am Ausgang die Spannung am invertierenden Eingang(-) gegen Masse. Das wären 2,5 Volt geteilt durch 104kOm mal 4kOhm ergibt 96 MilliVolt. (mV).

    Diese 96mV brauchen wir dann auch am nicht invertierenden Eingang. Am R1 liegen somit 15V-96mV = 14,904V. Das heisst, es fließen 0,149 mA durch diesen100k Wid.
    Damit am R2 wiederum unsere 96mV anliegen, muss dieser auf 644 Ohm eingestellt werden.
     
  4. EBC41

    EBC41

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    Ja, es ist ein bipolarer npn-Transistor in Emitterschaltung. Der Arbeitspunkt wird durch Poti R6 an der Basis eingestellt und auch durch den Emitterwiderstand R10. Je niederohmiger dieser gestellt wird, desto höher der Strom durch den Transistor.

    Der Transformator passt den meist sehr niederohmigen Lautsprecher an den hochohmigen Kollektorkreis an.

    C1 lässt den Signalwechselstrom durchfließen, verhindert aber, dass die Gleichspannung an der Basis (zur Arbeitspunkteinstellung) zurück in die Treiberschaltung gelangt.

    C2 am Emiter stellt für die Signalwechselspannung einen kleinen Widerstand dar und sorgt damit für einen hohen Verstärkungsfaktor.

    Die beiden +15Volt Pins der zweiten Schaltung werden verbunden und hängen zusammen an der Spannungsversorgung


    Nach dem Einschalten der Betriebsspannung wird sich der Kondensator erst auf die arbeitspunkt-bestimmende Gleichspannung an der Basis aufladen. Dann wird die Schaltung wie gewünscht arbeiten. (Klasse A - Eintakt - Endstufe).


    Sind jetzt mehr als 4 Sätze geworden, aber kannst ja nur die wichtigsten herauspicken.

    .
     
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