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Gyrator
1 Aufgabenstellung
· Aufbau eines Gyrators
· Aufbau eines Serienschwingkreises mit einer gegebenen Mittenfrequenz und bestimmten Güte unter Verwendung des Gyrators
2 Gyrator
Der Gyrator dient dazu, z.B. eine Kapazität in eine Induktivität umzuwandeln. Es lassen einfacher als mit Spulen große Induktivitäten realisieren, außerdem kann man dadurch Induktivitäten anstelle von Kapazitäten in elektronischen Schaltungen verwenden.
Die Schaltung des Gyrators hat folgendes Aussehen, rechts ist das vereinfachte Schaltsymbol gezeichnet:
Als Betriebsspannung wurden 15V verwendet.
3 Serienschwingkreis
3.1 Schaltung
Zu beachten ist, dass der Gyrator massebezogen ist.
Es wurden die Schaltungen sowohl mit dem Schaltsymbol als auch mit der entstehenden Spule gezeichnet:
3.2 Dimensionierung
3.3 Messungen
Mit den berechneten Werten konnte nur festgestellt werden, dass die Operationsverstärker übersteuert waren.
Es wurden deshalb für den Kondensator C = 1nF (Faktor 1/10) verwendet. Für die gleichen Werte wurde deshalb lt. Berechnung ein Kondensator C1 = 4nF (Faktor 10) benötigt.
Danach konnte folgendes Diagramm aufgenommen werden:
4 Interpretation der Messergebnisse
Die Schaltung funktionierte insgesamt recht zufriedenstellend. Zu beachten ist, dass die Operationsverstärker nur eine begrenzte Ausgangsspannung liefern können.
Liest man aus dem Diagramm die Bandbreite (3dB) mit etwa B = 35Hz und somit Q = f0/B = 70Hz/35Hz = 2 ab, stimmt dies sehr gut mit der theoretischen von ebenfalls 2 überein.
Die Mittenfrequenz selbst liegt jedoch etwa um den beträchtlichen Faktor 7 falsch. Möglicherweise liegt dies an den mit 1MW relativ großen Gyratorwiderständen. Ansonsten fällt mir keine Erklärung für diesen großen Unterschied ein.
Kommentare:
Von Peter Zillmann habe ich dazu folgende Anmerkung erhalten:
Hi,
die grosse Abweichung der Mittenfrequenz kommt daher, dass in den
Berechnungen der Schaltungskomponenten die Frequenz f anstelle der
Kreisfrequenz 2pi*f verwendet wurde.
Danke für den Hinweis!
