Elektrische Messtechnik ( )4

A Elektrische Messtechnik A
2. Klausur Rechenübungen 1. 7. 2011
Beispiel A1
U/f – Konverter
Name:
Achtung: v P ≠ v N !!!
R 1 = 10 kΩ
C = 2,2 nF
±U K = ±8 V
OPV ideal
Komparatoren ideal
Die beiden Verstärker am Eingang verstärken die Eingangsspannung U E um den Faktor v P bzw. v N .
Hinweis: Berechnen Sie die Zwischenergebnisse (speziell bei Punkt 2 und 3) auf mindestens
fünf signifikante Stellen genau, damit das Endergebnis nicht an Genauigkeit verliert!
1) Kondensator ideal (keine Selbstentladung, R C = ∞ Ω): Der maximal zulässige Ausgangsstrom
des OPVs beträgt ±1 mA. In welchem Bereich darf die Eingangsspannung U E variieren?
U E = ___________________________ 7
2) Kondensator ideal (keine Selbstentladung, R C = ∞ Ω), U E = 150 mV: Berechnen Sie die
Ausgangsfrequenz f der Schaltung für die angegebene Eingangsspannung U E ! Zeichnen Sie den
Spannungsverlauf U A (t) über eine Periode!
f = ________________ 8
Spannungsverlauf (auf den Berechnungsblättern zeichnen) 5
3) Kondensator nichtideal (R C = 1 MΩ), U E = 150 mV: Berechnen Sie die relative Abweichung der
Ausgangsfrequenz im Vergleich zu jener mit idealem Kondensator für die angegebene
Eingangsspannung U E ! Wird der Fehler für kleine Eingangsspannungen U E größer oder geringer
(mit Begründung)?
Frequenzabweichung (relativer Fehler) = ________________ 15
Fehler bei kleinen Eingangsspannungen (mit Begründung) = _________________________ 5
4) Kondensator nichtideal (R C = 1 MΩ): Für welche Werte der Eingangsspannung U E funktioniert
die Schaltung nicht mehr? (Die Schaltung oszilliert nicht mehr; die Ausgangsfrequenz ist 0 Hz.)
U E ≤ _______________ 10
Die Endergebnisse der schriftlich auszuführenden (!) Berechnungen
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