Operationsverstärker

Gegeben ist eine idealer Operationsverstärkerschaltung .

Es gilt:  und

1. Geben Sie die Übertragungsfunktion in allgemeiner Form an.
2. Dimensionieren Sie die Widerstände so, dass die Schaltung folgende Kenngrößen besitzt.
3. Wie groß sind die Widerstände und , wenn für und für gilt?

Die nachstehende Schaltungsanordnung dient dazu, einen Eingangsstrom in eine Ausgangsspannung umzuwandeln. Die Eingangsströme und des Operationsverstärkers seien null.

a) Geben Sie die Übertragungsfunktion für eine beliebige Verstärkung an.
b) Wie groß ist der Eingangswiderstand bei ?
c) Wie groß ist der Eingangswiderstand bei ?
Die im Folgenden dargestellte Stromquelle mit Innenwiderstand wird am Eingang (A) des Operationsverstärkers angeschlossen.

d) Wie groß ist die Ausgangsspannung bei ?
e) Wie groß ist die Ausgangsspannung bei ?

1. Welchen Wert hat die Übertragungsfunktion der Schaltung? 
   Der Chef, der außer dem Management noch immer die Schaltungsentwicklung beherrscht, schlägt vor, die Schaltung des nichtinvertierenden Verstärkers zu verwenden, um die Spannungsverstärkung von 1 zu erreichen.
2. Wie groß müssen die Widerstände und gewählt werden, wenn der kleinste Widerstandswert  betragen soll?

Die folgende Schaltung, die zur Realisierung aktiver Filter verwendet wird, soll analysiert werden. Der Operationsverstärker wird als ideal angenommen, das heißt die Eingangsströme und sind null, die offene Schleifenverstärkung ist unendlich und die Spannungsdifferenz ist null.

Bestimmen Sie allgemein die Ausgangsspannung als Funktion der Eingangsspannung sowie den Widerständen bis .

Um eine Schaltung mit variablem Verstärkungsfaktor zu erhalten, wird ein Operationsverstärker mit einem Potenziometer beschaltet.

Der Operationsverstärker sei ideal, das heißt und

a) Um welche Verstärkerschaltung handelt es sich?
b) Geben Sie die Übertragungsfunktion als Funktion der Potenziometerstellung an.
c) In welchem Bereich lässt sich die Verstärkung einstellen?
d) Wo muss ein Widerstand eingefügt werden, damit gilt:

e) Welchen Wert muss der eingefügte Widerstand haben, wenn das Potenziometer einen Widerstandswert von besitzt?

Der dargestellte Schaltungsaufbau mit zwei idealen Operationsverstärkern stellt eine spannungsgesteuerte Stromquelle dar.

1. Geben Sie die Übertragungsfunktion an und zeigen Sie, dass der Ausgangsstrom unabhängig von der Ausgangsspannung ist.
2. Dimensionieren Sie die Schaltung mit den folgenden Randbedingungen:

Hinweis:
Im Interesse eines kleinen Fehlers wird der Spannungsabfall über so groß wie möglich gewählt, ohne die Operationsverstärker in die Sättigung zu treiben.

Aus zwei zusammengeschalteten Verstärkerstufen wird ein Subtrahierer aufgebaut. Die Spannungen und sind die Eingangsspannungen, die Spannung ist die Ausgangsspannung.
Nehmen Sie die Operationsverstärker als ideal an.

1. Welche Grundschaltungen werden mit den Operationsverstärkern und jeweils realisiert?
2. Geben Sie die Ausgangsspannung als Funktion der Eingangsspannungen sowie der Widerstände bis an.
3. Zeigen Sie, dass sich die Ausgangsspannung mit den angegebenen Widerstandswerten durch die Gleichung darstellen lässt.
4. Wie groß ist der Faktor ?

Für die folgende Schaltung soll die Ausgangsspannung bestimmt werden. Der Operationsverstärker sei ideal, weist also keinen Eingangsstrom und eine offene Schleifenverstärkung von unendlich auf. Die Stellung des Potenziometers nimmt Werte zwischen 0 und 1 an.

1. Bestimmen Sie die Übertragungsfunktion als Funktion aller Widerstände sowie der Potenziometerstellung . Bringen Sie anschließend das Ergebnis auf einen Hauptnenner.
2. Zeichnen Sie die Abhängigkeit des Verstärkungsfaktors von der Potenziometerstellung in ein Diagramm.

Die angegebene Schaltung stellt eine sogenannte Howland Strompumpe dar. Hierbei handelt es sich um eine spannungsgesteuerte Stromquelle mit Massebezug.
Der Operationsverstärker wird als ideal angenommen.

1. Bestimmen Sie den Ausgangsstrom in Abhängigkeit der Größen bis und .
2. Bei welcher Konstellation der Widerstände handelt es sich um eine ideale Stromquelle? Ist eine solche Umsetzung in der Praxis möglich?
3. Berechnen Sie mit den folgenden Werten die maximale Spannung über dem Lastwiderstand .

Gegeben ist die nachfolgende Operationsverstärkerschaltung, die mit Hilfe des Knotenpotenzialverfahrens analysiert werden soll. Der Operationsverstärker kann vereinfachend durch eine spannungsgesteuerte Spannungsquelle sowie durch einen Eingangswiderstand und einen Ausgangswiderstand mit dem rechts abgebildeten Ersatzschaltbild beschrieben werden.

1. Wie viele Knoten enthält die Schaltung? Wählen Sie einen Knoten zum Bezugsknoten und tragen Sie die Knotenspannungen als Spannungspfeile ein.
2. Welche Dimension hat das Gleichungssystem?
3. Stellen Sie das Gleichungssystem für alle Knotenspannungen der Schaltung auf.

Berechnen Sie für die beiden Operationsverstärkerschaltungen a) und b) jeweils die Spannungen und sowie das Verhältnis allgemein und für die Zahlenwerte

Fassen Sie dazu den Operationsverstärker als spannungsgesteuerte Spannungsquelle auf.