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 Robert Heinemanns PSPICE-Seiten |
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Beispiel O3:
Operationsverstärker als nichtinvertierender Verstärker |
Zeitverlauf der Ein- und Ausgangsspannung
Bild 1 zeigt eine Schaltung zur Aufnahme des Zeitverlaufes der Ein- und Ausgangsspannung,
sowie des Frequenzgangs von Verstärkung, Bandbreite und Eingangswiderstand. Nach dem Entpacken der unten auf dieser
Seite zum Download angebotenen selbstextrahierenden Zip-Dateien nichtinvert_opv_cap.exe bzw nichtinvert_opv_sch.exe
finden Sie diese Schaltung unter dem Namen nichtinvert_opv1.sch, bzw nichtinvert_opv1.opj.
Bild 2 zeigt den Zeitverlauf von Ein- und Ausgangsspannung als Ergebnis einer Transientenanalyse von 0 bis 4 ms mit
einer maximalen Simulationsschrittweite von 1us. Wie nicht anders zu erwarten beträgt die
Verstärkung der Schaltung 10 und die Ausgangsspannung ist phasengleich im Vergleich zur Eingangsspannung.
Bild 1: Schaltung zur Ermittlung des Zeitverlaufs der Ein- und Ausgangsspannung, sowie von
Verstärkung, Bandbreite und Eingangswiderstand
Bild 2: Zeitverlauf der Ein- und Ausgangsspannung
Verstärkung, Bandbreite, Eingangswiderstand
Bild 3 zeigt für die Schaltung von Bild 1 das Ergebnis eines AC-Sweep von 1 mHz bis 10 MHz.
Ganz oben ist der Frequenzgang der Verstärkung im linearen Maßstab dargestellt (grün). Die gelbe Linie liegt bei
bei 0.707 Vmax und dient zur Identifizierung der Grenzfrequenz. Im mittleren Diagramm ist zur einfachen
Bestimmung der Transitfrequenz die Verstärkung in dB dargestellt. Das untere Diagramm (rot) zeigt
den Eingangswiderstand:
Bild 3: Verstärkung, linearer Maßstab (oben) Verstärkung in dB (mitte) und Eingangswiderstand (unten)
Bild 3 kann man (teiweise mit Hilfe des Cursors) folgende Daten des nichtinvertierenden Verstärkers entnehmen:
Verstärkung: V = 10
Bandbreite: B = 106 kHz
Eingangswiderstand: Ri = 2 GΩ
Transitfrequenz: fT = 924 kHz
Verstärkung-Bandbreite-Produkt: V * B = 1,06 MHz
Ausgangswiderstand des nichtinvertierenden Verstärkers
Bild 4 zeigt eine Schaltung zur Ermittlung des Ausgangswiderstandes. Die Schaltung entspricht
der in Beispiel D4 erläuterten Schaltung zur Ermittlung von Ausgangswiderständen elektronischer Schaltungen.
Innerhalb der unten auf dieser Seite zum Download angebotenen selbstextrahierenden
Zip-Dateien nichtinvert_opv_cap.exe bzw nichtinvert_opv_sch.exe finden Sie diese Schaltung unter
dem Namen nichtinvert_opv2.sch, bzw nichtinvert_opv2.opj.
Bild 4: Schaltung zur Ermittlung des Ausgangswiderstandes des nichtinvertierenden Verstärkers
Bild 5 zeigt das Ergebnis eines AC-Sweeps von 0,1 Hz bis 10 MHz. Der Ausgangswiderstand beträgt unterhalb der
Grenzfrequenz ca. 7,6 mΩ, das ist gegenüber dem Ausgangswiderstand des
nichtbeschalteten OPV eine enorme Verkleinerung. Oberhalb der Grenzfrequenz beträgt der
Ausgangswiderstand 50 Ω, d.h.
sein Wert hat sich durch die Gegenkopplung nicht verändert:
Bild 5: Frequenzgang des Ausgangswiderstandes eines nichtinvertierenden Verstärkers
Download der Dateien zur Simulation des Operationsverstärkers, nichtinvertierend:
Falls Sie die Schaltung simulieren möchten, sich aber vor der Zeichenarbeit
scheuen, oder falls Sie mit dem Simulationssetup nicht
zurecht kommen, können Sie hier die Schaltungen der Bilder 1 und 4
mit fertigem Simulationssetup im SCHEMATICS- oder im CAPTURE-Format herunterladen.
Zur Simulation benötigen Sie die Euromodifikationen zu PSpice,
die Bestandteil meines Buches sind.
Damit Sie nach der Simulation automatisch die vorgefertigten Probe-Diagramme erhalten,
müssen Sie vor dem Start der Simulation in SCHEMATICS die Option
ANALYSIS/PROBE SETUP/RESTORE LAST PROBE SESSION wählen, bzw in CAPTURE im Fenster
SIMULATION SETTINGS die Option PROBE WINDOW/SHOW/LAST PLOT.
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Für CAPTURE ab V10:
Laden Sie die unten angebotene selbstex- trahierende ZIP-Datei nichtinvert_opv_ cap.exe
herunter und starten Sie dann die Entpackung durch Doppelklick auf den Dateinamen.
Das Entpackprogramm schlägt Ihnen zum Aufbewahren der entpackten Dateien den Ordner
PSpice-Beispiele vor. Ein guter Vorschlag. Starten Sie anschließend aus CAPTURE
heraus nichtinvert_opv1.opj oder nichtinvert_opv2. opj:
Laden Sie hier nichtinvert_opv_cap.exe (48 kB)
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Für SCHEMATICS:
Laden Sie die unten angebotene selbstex- trahierende ZIP-Datei nichtinvert_opv_ sch.exe herunter
und starten Sie dann die Entpackung durch Doppelklick auf den Dateinamen. Das Entpackprogramm schlägt Ihnen zum Aufbewahren
der entpackten Dateien den Ordner PSpice-Beispiele vor. Ein guter Vorschlag. Starten Sie dann aus SCHEMATICS
heraus nichtinvert_opv1.sch oder nichtinvert_opv2.sch:
Laden Sie hier nichtinvert_opv_sch.exe (30 kB)
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