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P 8.3-5 The circuit shown in Figure P 8.3-5 is at steady state before the switch opens at time t = 0. Determine the
voltage, vo(t), for t > 0. |
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Answer: vo(t)
= 10 – 5e–12.5t V for t > 0 |
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Figure
P 8.3-5 |
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For a capacitor, The solution
looks like: |
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For the circuit in steady-state looks like |
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Using the rules of ideal
Op-Amps, the voltage across the capacitor is seen to be the same as the
voltage at the op-amp output since the if the capacitor is an open circuit,
there is no voltage dropped across the 20 kΩ
resistor so |
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After the switch opens the circuit becomes and we have added annotation to
it. |
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We can see can be found from |
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must be the same as since no current can
go into the inverting input, so the voltage drop across the 20 kΩ resistor sitting in
the negative feedback position must also be 5 V. Therefore, Vb
must be 10 V, so the long term open circuit voltage across the capacitor is |
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Now since the load part is
from the output of the op-amp, the Thevenin
resistance is just the single 20 kΩ
resistor between output of op-amp and the capacitor, so the time constant
becomes |
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Putting these values into our
standard form yields |
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simplifying |
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