cad-elektronik 1 pspice

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CAD-Elektronik 1 PSpice Martin Schade WS 09/10

Author: jens

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CAD-Elektronik 1 PSpice. Martin Schade. WS 09/10. Problembeschreibung. Verstärker 1. Verstärker 3. Verstärker 2. Wird an einem Verstärker ein Signal eingespeist, wird es durch die anderen im Ring weiterverstärkt, kommt wieder am Ursprungspunkt an und wird noch weiter verstärkt. - PowerPoint PPT Presentation

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Folie 1

CAD-Elektronik 1PSpice

Martin SchadeWS 09/10CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/102Verstrker 1Verstrker 2Verstrker 3ProblembeschreibungWird an einem Verstrker ein Signal eingespeist, wird es durch die anderen im Ring weiterverstrkt, kommt wieder am Ursprungspunkt an und wird noch weiter verstrkt.Bei idealen Verstrkern wrde das Signal also unendlich gro werden, in der Realitt kann es nicht grer werden, als die Betriebsspannung des Verstrkers.24.02.2010

Schaltung 1CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/10324.02.2010DC-Simulation: -8VUe+8V

-> nicht invertierender Eingang auf Masse=> Invertierender VerstrkerUeUaCAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/10424.02.2010Schaltung 2 Einfgen eines Widerstandes zwischen Masse und dem nicht-invertierenden Eingang

CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/10524.02.2010DC-Simulation: -8VUe+8VUa fr R4= 100M (gelb), 1k (pink), 1m (trkis)

R4=1m: Entspricht der vorherigen Schaltung R4= 100M: nicht-invertierender Verstrker R4= 1k: Verstrkung = 0 CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/10624.02.2010

Fr die Verstrkung Ua/Ub=V(R4) ergibt sich damit:V(100M) = 1V(1k) = 0V(1m) = -1CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/10724.02.2010Schaltung 3 Einspeisung ber 1k in den nicht-invertierenden Eingang

CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/10824.02.2010DC-Simulation: -8VV4+8VUa rot, V4 grn

Die Verstrkung betrgt 1, whrend die Verstrkung bei Einspeisung ber Ue 0 betrgt.(Bei gleichen Widerstandswerten)CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/10924.02.2010Schaltung 4 Hintereinanderschaltung von 3 Verstrkern

CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/101024.02.2010ber die Quellen V4, V6, V8 wird nacheinander eingespeist.Die Spannungen an den Punkten U1, U2, U3 werden betrachtet.

Einspeisung ber V4Am Punkt U1 liegt die halbe Eingangsspannung an.Am Punkt U2 liegt ebenfalls die halbe Eingangsspannung an (im Arbeitsbereich des OPV).Am Punkt U3 betrgt die Spannung nahezu 0.CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/101124.02.2010ber die Quellen V4, V6, V8 wird nacheinander eingespeist.Die Spannungen an den Punkten U1, U2, U3 werden betrachtet.

Einspeisung ber V6Am Punkt U2 liegt die halbe Eingangsspannung an.Am Punkt U3 liegt ebenfalls die halbe Eingangsspannung an (im Arbeitsbereich des OPV).Am Punkt U1 betrgt die Spannung nahezu 0.CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/101224.02.2010ber die Quellen V4, V6, V8 wird nacheinander eingespeist.Die Spannungen an den Punkten U1, U2, U3 werden betrachtet.

Einspeisung ber V4Am Punkt U3 liegt die halbe Eingangsspannung an.Am Punkt U1 liegt ebenfalls die halbe Eingangsspannung an (im Arbeitsbereich des OPV).Am Punkt U2 betrgt die Spannung nahezu 0.CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/101324.02.2010

Wird ber einen Eingang eingespeist, liegt am folgenden Eingang die gleiche Spannung an,am darauffolgenden Eingang betrgt die Spannung 0.Einspeisung ber V4:U1=U2=U(V4)/2, U3=0Einspeisung ber V6:U2=U3=U(V6)/2, U1=0Einspeisung ber V8:U3=U1=U(V8)/2, U2=0CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/101424.02.2010Schaltung 4 Hintereinanderschaltung von 3 Verstrkern mit AC-Quellen

CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/101524.02.2010Es wird beispielhaft ber die Quelle V19 eine Wechselspannung eingespeist.

Die Simulation ber einen Frequenzbereich von 1Hz bis 100MHz zeigt, dass sich das Signal an U3 erst ab etwa 50kHz merklich ndert.Die -3dB-Grenze wird sogar erst bei etwa 510kHz erreicht.CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/101624.02.2010Es wird beispielhaft ber die Quelle V19 eine Wechselspannung eingespeist.

Eine genauere Betrachtung der Spannung an U1 zeigt, dass die Isolation in Rckwrtsrichtung (von U2 nach U1) ab etwa 3kHz kleiner wird.Der Spitzenwert von 6,5mV bei 520kHz entspricht dabei immer noch einer Dmpfung um etwa 38dB.CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/101724.02.2010Es wird beispielhaft ber die Quelle V19 eine Wechselspannung eingespeist.

Bei einer Sinusfrmigen Wechselspannung mit f=1kHz und einer Vpeak=1V zeigt sich das gleiche Verhalten wie bei der Gleichspannungseinspeisung.Die Schaltung eignet sich also sehr gut fr Audiobertragung, da im hrbaren Bereich (ca. 20Hz 20kHz) keine Verzerrung oder Dmpfung auftritt.Das menschliche Gehr ist im Frequenzbereich von ca. 1kHz bis 5kHz am empfindlichsten. Bei Audioanwendungen wrden Strungen im hier Simulierten Bereich daher besonders auffallen.CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/101824.02.2010CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/1019Verstrker 1Verstrker 2Verstrker 3ProblembeschreibungDas wird an einem Verstrker ein Signal eingespeist, wird es durch die anderen im Ring weiterverstrkt, kommt wieder am Ursprungspunkt an und wird noch weiter verstrkt.Bei idealen Verstrkern wrde das Signal also unendlich gro werden, in der Realitt kann es nicht grer werden, als die Betriebsspannung des Verstrkers.24.02.2010CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/1020Verstrker 1Verstrker 2Verstrker 3Problemlsung mit der vorgestellten SchaltungDas Signal wird ber einen seperaten Eingang eingespeist. Es wird zwischen direkt eingespeistem und weitergeleitetem Signal unterschieden.Ein direkt eingespeistes Signal wird an den nchsten Verstrker weitergeleitet, wo es ausgewertet und bei Bedarf wieder eingespeist werden kann.Da empfangene Signale nicht direkt zum nchsten Verstrker geleitet werden, kann das Signal nicht wieder beim ursprnglichen Sender ankommen.24.02.2010CAD-Elektronik 1 - PSpice - Martin Schade - WS 09/1021Verstrker 1Verstrker 2Verstrker 3Problemlsung mit der vorgestellten SchaltungEigenschaften der Schaltung:Gut fr den Audiobereich geeignet, da im hrbaren Spektrum keine Verzerrungen oder Dmpfungen auftretenWeiterleitung der Signale wird sicher unterbunden (Dmpfung min. 38dB)Eventuell vorhandene hochfrequente Strungen werden ohne weitere Manahmen unterdrckt.24.02.2010