Prüfung _2. Aufgabe ET2

Transkript

1 ufgabe ET2 Seite-01 Hier muss als erstes der rbeitspunkt bestimmt werden, an dem die Tangente für den Differenziellen Widerstand angelegt wird. Dazu wird die Schaltung in zwei Teile unterteilt nämlich Quelle und Last. nalog zur zeichnerischen bei der Ersatzspannungsquelle, bestimmt man auch hier den rbeitspunkt durch das Überlagern der Quellen-Kennlinie und der Last-Kennlinie, die in der Klausur gegeben war. Zum estimmen der Quellen-Kennlinie benötigt man die beiden Eckpunkte Leerlaufspannung 0 und Kurzschlussstrom 0. Wie beim Transistor wird der rbeitspunkt über die Gleichspannung definiert. Das bedeutet, man betrachtet nur die Gleichspannungsquelle die Wechselspannungsquelle wird kurzgeschlossen. Die Last wird entfernt, so dass an den nschlussklemmen die Leerlaufspannung anliegt. Quelle Last Über die Masche kann die Leerlaufspannung bestimmt werden. Weil kein Strom fließt, ist die Spannung am Widerstand gleich Null (Ohmsches Gesetz) und kann dadurch aus der etrachtung entfernt werden: 0 + Q 0 0 Q 10V Der Kurzschlussstrom ergibt sich wie immer aus: V 0 12,5m ie 800Ω Diese beiden Werte werden in das Kennliniendiagramm der Last eingetragen und miteinander verbunden. Diese Gerade ist die Quellenkennlinie. Der Schnittpunkt mit der Last ergibt den rbeitspunkt. 0

2 ufgabe ET2 Seite us dem Diagramm liest man die Werte im rbeitspunkt ab: r G 6V ; 5m Diese beiden Werte sind Gleichstrombzw. Gleichspannungswerte (große uchstaben). Das heißt, am passiven nicht-linearen Zweipol fällt eine Gleichspannung von 6 V ab und es fließt ein Strom von 5 m. Dies kann man mittels eines Widerstands darstellen. Nach dem Ohmschen Gesetz gilt: bzw.. m den Gleichstromwiderstand r G des Zweipols zu berechnen, setzt man die Werte in die oben genannte Gleichung ein: 6V rg 1,2kΩ 5m

3 ufgabe ET2 Seite-03 Für die estimmung des differenziellen Widerstands r d legt man eine Tangente in den rbeitspunkt und bestimmt die Größen und mittels zwei Punkten. Diese liegen auf der Tangente und deren Position kann selbst bestimmt werden jedoch liegt Punkt 2 immer rechts von Punkt Es bietet sich an, den Schnittpunkt mit der bszisse als einen Punkt zu nehmen, weil hier der Strom Null ist; hier lautet der Wert 1 4V. Der zweite Punkt kann der rbeitspunkt selbst sein. Der Vorteil ist, 2 1 6V 4V 2V dass man hier Strom und Spannung kennt: rd 400Ω 5m 0m 5m nalog zur Ersatzschaltung mit dem Gleichstromwiderstand r G existiert eine Wechselstromersatzschaltung mit dem differenziellen Widerstand r D. Hierbei gibt es keine Gleichspannungsquelle; sie wird wie vorhin die Wechselspannungsquelle kurzgeschlossen. 2 1

4 ufgabe ET2 Seite-04 Es gilt: i D u D + Q id rd id 0 { uq u D u 0 uq id ( + rd ) uq 2V id 1,6m + r 800Ω + 400Ω D r D m bei diesem ufgabentyp die aufgebrachte Wirkleistung der Quelle zu berechnen, benötigt man den Effektivwert der Quellenspannung und des Stroms, welcher aus der Quelle fließt. Es gibt zwei Formen der ngabe der Quellenspannung: Entweder sie liegt so wie hier in komplexer Form vor, oder sie ist reell. Der Vorteil der komplexen Größe ist, dass sie sofort den Effektivwert angibt. Die unbekannte Größe ist der Strom. m ihn zu bestimmen, legt man eine Masche innerhalb dieser Schaltung und löst diese nach dem Strom auf. Die Spannungen an den Widerständen zeigen in die gleiche ichtung, in welche der Strom fließt (hrzeigersinn). Sie werden sofort durch das ohmsche Gesetz ausgedrückt. Die ichtung der Masche erfolgt willkürlich. ls Endergebnis gilt für die Wirkleistung der Wechselspannungsquelle: P Q~ u i Q D 2V 1,6m 3,3mW

5 ufgabe ET3 Seite-05 Hier müssen als erstes alle Spannungen und Ströme in die Schaltung eingezeichnet werden: Gegeben: E C E CE E 2 C CE 30V 50 0,6 18V 30m C CE 30m 0,6 ( 30V) 18V Die beiden Werte CE und C benötigt man, um den rbeitspunkt im usgang zu bestimmen. Daraus lässt sich der Strom ablesen. C 100µ CE Der Wert für E wird auf der bszisse abgelesen und beträgt hier 0,75V. Mit allen Werten können sämtliche Widerstände durch Maschen- und Knotensätze berechnet werden. Dabei ist immer auf das richtige Vorzeichen zu achten! E

6 ufgabe ET3 Seite-06 E 2 1 E E E 50 2 C + CE E 2 + ( ) + ( ) C CE E V ( 0,75V) µ 30V 12,75V 5m ( 100µ ) ,75V 5m 17,25V 5,10m ( 18V) 30V + 30m + 100µ 2,55kΩ 3,38kΩ 12V 30,10m 398,67Ω

7 ufgabe ET4 Seite-07 Der Eingang dieser Schaltung liegt am Emitter an, der usgang ist am Kollektor angeschlossen. Damit ist diese Schaltung eine asisschaltung, denn die asis ist weder am Eingang noch am usgang angeschlossen. Deutlicher sieht man dies, wenn man das Wechselstromersatzschaltbild erstellt und je eine Spannung direkt vor und hinter den Transistor einzeichnet. ig Die Spannung 1 liegt zwischen Emitter und asis, die Spannung 2 zwischen Kollektor und asis. Daher ist dies eine asisschaltung. Die mit C gekennzeichneten Kapazitäten sind für den Wechselstrom fast wie ein Kurzschluss. Daher entfallen sie aus dem Wechselstromersatzschaltbild. Die nduktivität L wirkt wie ein unendlich großer Widerstand. us diesem Grund bleiben die Klemmen offen und die nduktivität wird nicht eingezeichnet. Der Widerstand wird durch die parallel zu ihm liegende Kapazität von asis nach Masse wechselstrommäßig kurzgeschlossen.

8 ufgabe ET5 Seite-08 Zuerst überträgt man alle Einsen und Nullen in das KV-Diagramm. nschließend werden die übrig gebliebenen Felder mit einem * ausgefüllt sie stellen die so genannten don t care-terme dar. S * D * 1 * 0 D * * * D Für das blaue Feld wäre ebenfalls die gestrichelte möglich gewesen. Somit lautet die vereinfachte für S: ( C) ( C) ( C) S 123 rot 123 grün blau C C C Die dazugehörige Schaltung sieht wie folgt aus: