Probeklausur Elektronik (B06)

Transkript

1 Probeklausur Elektronik (B06) Bitte vor Arbeitsbeginn ausfüllen Name: Vorname: Matrikel-Nummer: Fachsemester: Datum: Unterschrift: Zugelassene Hilfsmittel: Taschenrechner ohne Textspeicher 1DIN A4-Blatt: selbsterstellte Formelsammlung ohne Zeichnungen und Aufgaben. Lineal, Geodreieck, Stifte Sonstiges: Lösungen, Antworten, Skizzen usw. bitte direkt auf das Aufgabenblatt eintragen. Der Lösungsweg muss nachvollziehbar sein, sonst gibt es keine Punkte. In Ausnahmefällen kann der Gedankenweg in Textform dargestellt werden. Die Bearbeitungszeit beträgt 90 Minuten. Sollte der Platz auf dem Blatt nicht ausreichen kann die Rückseite des vorherigen Blatts verwendet werden. In diesem Fall bitte die Aufgabennummer dazuschreiben. Aufgabe 1 (4) Punkte: 1 (4) 1 (4) 1 (4) 1 (4) 1 (4) Summe Note A Probeklausur Elektronik SS08 1

2 Aufgabe 1 (Punkte ) a) Zeichnen Sie das Kleinsignal-Ersatzschaltbild eines Bipolar-Transistors für den niederfrequenten Bereich: b) Durch welche physikalischen Vorgänge ist das Verhalten eines Fotowiderstands bestimmt? c) Zeichnen Sie die einen Zweiweg-Gleichrichter in Graetzschaltung mit Kennzeichnung der Eingänge und Ausgänge? d) Skizzieren Sie die Kennlinie einer Z-Diode im Durchlass- und Sperrbereich und bezeichnen Sie die charakteristischen Spannungen. A Probeklausur Elektronik SS08 2

3 Aufgabe 2 (Punkte ) a) Zeichnen Sie eine Operationsverstärkerschaltung bei der zwei Spannungen nach folgender Formel addiert werden. U a =-(a U e1 +b U e2 ) b) Dimensionieren Sie die Schaltung für folgende Parameter: a=10 b=8 Die Widerstände sollen zwischen 1 kω und 100 kω liegen und aus der E12-Reihe gewählte werden. (E12-Reihe: 1,0 1,2 1,5 1,8 2,2 2,7 3,3 3,9 4,7 5,6 6,8 8,2) c) Welche Operationsverstärkerschaltung hat eine Spannungsverstärkung von 1 und einen idealisiert unendlichen Eingangswiderstand? Zeichen Sie den Schaltplan. A Probeklausur Elektronik SS08 3

4 Aufgabe 3 (Punkte ) Bestimmen Sie für den Transistor HSW1 a) die Stromverstärkung B und b) die differentielle Stromverstärkung ßo im Arbeitspunkt AP. c) Bestimmen Sie den differentiellen Eingangswiderstand r BE im Arbeitspunkt AP. A Probeklausur Elektronik SS08 4

5 Aufgabe 4 (Punkte ) An einer Schaltung mit Bipolartransistor wird die folgende sinusförmige Spannung Ue(t) angelegt. Skizzieren Sie den zeitlichen Verlauf von Ua(t). A Probeklausur Elektronik SS08 5

6 Aufgabe 5 (Punkte ) Bestimmen Si die Widerstände R1 bis R4 derart, dass Ic=60mA und Ua=6V beträgt. Die Basis-Emitterspannung betrage 0,7V. A Probeklausur Elektronik SS08 6

7 Aufgabe 6 (Punkte ) Die unten stehende Schaltung sei gegeben. Alle Kondensatoren stellen wechselstrommäßig einen Kurzschluss dar. Die differentielle Stromverstärkung ßo sei gleich der Stromverstärkung B. Bestimmen Sie a) die Wechselstromverstärkung ua/ue der Schaltung. b) Die Eingangsimpedanz re A Probeklausur Elektronik SS08 7

8 Aufgabe 7 (Punkte ) Das Relais soll aus einer digitalen 5V-Logik ein und ausgeschaltet werden, d.h. logisch 0: U1 = 0V und logisch 1: U1= 5V. Der Wicklungswiderstand des Relais beträgt R= 1kΩ. Welchen Wert darf der Basisvorwiderstand Rv maximal haben, damit das Relais zuverlässig schaltet und sie die U CE in Sättigung vernachlässigen? A Probeklausur Elektronik SS08 8

9 Aufgabe 8 (Punkte ) Eine Z-Diode mit U Z = 6 V und r d = 10 Ω wird in folgender Schaltung eingesetzt. Es sei R V = 100 Ω und R L = 1 k Ω. Die Spannung U1 sei nach folgendem Diagramm gegeben: a) Wie groß sind maximale und minimale Spannung U 1? b) Wie groß sind maximaler und minimaler Strom durch R V? (U 2 U Z ) c) Wie groß ist der Strom durch R L? (U 2 U Z ) d) Wie groß ist der maximale Strom durch D 2? (U 2 U Z ) e) Wie groß ist der minimale Strom durch D 2? (U 2 U Z ) f) Wie groß ist die Schwankung der Ausgangsspannung U 2? g) Zeichnen Sie den Verlauf U 2 (t) in das obige Diagramm ein. h) Wie groß ist die (mittlere) Verlustleistung von D 2? A Probeklausur Elektronik SS08 9

10 Aufgabe 9 (Punkte ) Gegeben sei folgende Spannungsversorgung, bestehend aus 3 Einzelschaltungen (mit gemeinsamer Masse), die in weiterem Verlauf bei A und B zusammen geschaltet werden: Die Sekundärseite des Transformators habe eine Spannung von 12 V eff. (Die Spitzenspannung ist U eff 2). An die Diode D 1 -D 4 sei jeweils ein Spannungsabfall von 0,7 V, wenn in Durchlassrichtung betrieben. a) Zunächst betrachtet Sie lediglich den Transformator mit den vier Dioden D1-D4. Zeichnen Sie die Spannung am Punkt A gegen Masse als Funktion der Zeit von 0 50 ms. (Maßstabsgerecht mit Einheit) Schließen Sie nun A mit A zusammen, Also den Kondensator C an die Diode D2, D4 sowie B mit B zusammen. (Betrachten Sie die Schaltung ab B (Rv, D und RL) zunächst einfach als Lastwiderstand für den Ladekondensator C. Der Wert dieser Last für C ist zunächst unkritisch.) b) Zeichnen Sie nun in das Diagramm nach Aufgabe a) die Spannung am Punkt B ein, wenn ein periodischer Spannungseinbruch an C von ΔU = 1 V vorgegeben sei. Nun soll die Gesamtschaltung betrachtet werden. Die Z-Diode habe eine Z- Spannung von 10 V, einen differentiellen Widerstand von rd = 10 Ω. Der minimale Strom der Z-Diode sei mit 5 ma vorgegeben. Der Lastwiderstand sie R L = 200 Ω. c) Welchen Wert hat die stabilisierte Ausgangsspannung U L? d) Wie groß ist der Laststrom I L? e) Dimensionieren Sie R L. f) Wie groß ist der der maximale Strom durch die Z-Diode? g) Wie groß ist die Spannungsschwankung an R L (hervorgerufen durch den periodischen Spannungseinbruch von ΔU = 1 V an C, siehe auch b)) h) Wie groß muss der Ladekondensator C dimensioniert werden, damit der periodische Spannungseinbruch den gegebenen Wert von ca. 1 V einhält (abschätzen, mit mittlerem Strom rechnen) A Probeklausur Elektronik SS08 10

11 i) Nun wird die Last entfernt (R L ) Schätzen Sie die Verlustleistung der Z-Diode ab. A Probeklausur Elektronik SS08 11

12 A Probeklausur Elektronik SS08 12