Fachprüfung. Schaltungen & Systeme

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1 Fachprüfung Schaltungen & Systeme 10. März 2011 Prüfer: Prof. Dr. P. Pogatzki Bearbeitungszeit: 2 Stunden Name: Vorname: Matr.-Nr.: Unterschrift: Viel Erfolg!!! Punkte Aufgabe Summe Punkte gesamt Note Note: ECTS: 1. Prüfer 2. Prüfer Eingesehen am: Unterschrift:

2 Klausur Schaltungen & Systeme WS Aufgabe 1 (30 Punkte) Gegeben ist die folgende Schaltung. Die verwendeten Transistoren sind bzgl. ihrer Eigenschaften identisch. Ferner gilt: B= =100 B+1, Early-Spannung U A I C =I S *exp(u BE /U T ) 10*I B1 R1 I_DC=2 ma R3 9*I B2 U_DC=9.0 V BJT_Model BJTM1 Is=1e-16 Uin DC_Block BJT_NPN BJT1 Model=BJTM2 BJT_PNP BJT2 Model=BJTM1 DC_Block 9*I B1 R2 10*I R5 R4 B2 BJT_NPN BJT3 Model=BJTM1 R6=50 Ohm Uout BJT_Model BJTM2 Is=1e-16 Aufgabe 1.1 (6 Punkte) Bestimmen Sie die Widerstände R 1, R 2 R 3 und R 4 so, daß durch die Transistoren BJT1 und BJT2 der gleiche Kollektorstrom fließt! Beachten Sie die Bedingungen im Schematic!

3 Klausur Schaltungen & Systeme WS Aufgabe 1.2 (4 Punkte) Am Ausgang der Schaltung soll bei verschwindender Aussteuerung am Eingang eine Gleichspannung von 4,5V anliegen. Bestimmen Sie den Kollektorstrom von BJT3 und den Widerstand R5! Aufgabe 1.3 (3 Punkte) In welchen Schaltungsvarianten befinden sich die Transistoren BJT1, BJT2 und BJT3? (Begründung) Aufgabe 1.4 (5 Punkte) Zeichnen Sie das Kleinsignal-Ersatzschaltbild des Verstärkers unter Angabe charakteristischer Werte!

4 Klausur Schaltungen & Systeme WS Aufgabe 1.5 (6 Punkte) Berechnen Sie die Kleinsignalverstärkung A u out v! uin Geben Sie zahlenmäßig A v für die gewählte Schaltungsdimensionierung an!

5 Klausur Schaltungen & Systeme WS Aufgabe 1.6 (6 Punkte) Bestimmen Sie die Y-Matrix der Schaltung (Zahlenwerte sind nicht erforderlich)!

6 Klausur Schaltungen & Systeme WS2010 6

7 Klausur Schaltungen & Systeme WS Aufgabe 2 (25 Punkte) Gegeben ist die folgende Oszillator-Schaltung mit einer Schwingfrequenz im MHz-Bereich. Der Sättigungsstrom I S des Transistors beträgt I S =10-16 A. Ferner gilt: B= =100 B+1, Early-Spannung U A, I C =I S *exp(u BE /U T ) Es soll die Funktion des Oszillators überprüft werden. R1=2000 Ohm R2=2000 Ohm C=1.0 uf Uout OscPort Vdc=5.0 V 1 2 Quarz BJT2=? Idc=10 ua BJT1=? Idc=10 ua Der verwendete Schwingquarz wird durch das folgende Ersatzschaltbild beschrieben: Port P1 Num=1 R=65 Ohm L=25 mh C=0.01 pf Port P2 Num=2 C=5 pf Aufgabe 2.1 (2 Punkte) Von welchem Typ sind jeweils die beiden verwendeten Bipolar-Transistoren? (Begründung!)

8 Klausur Schaltungen & Systeme WS Aufgabe 2.2 (2 Punkte) Berechnen Sie die Kollektorströme der beiden Transistoren! Aufgabe 2.3 (6 Punkte) Zeichnen Sie das Kleinsignalersatzschaltbild der Anordnung. Parasitäre Kapazitäten der Transistoren können vernachlässigt werden! Geben Sie zahlenmäßig die Ersatzbildelemente an!

9 Klausur Schaltungen & Systeme WS Aufgabe 2.4 (10 Punkte) Berechnen Sie den komplexen Widerstand, den der Quarz sieht!

10 Klausur Schaltungen & Systeme WS Aufgabe 2.5 (3 Punkte) Könnte der Oszillator mit dem gegebenen Ersatzschaltbild des Quarzes prinzipiell anschwingen? Welche Form der Resonanz liegt dann vor? (Begründung!) Aufgabe 2.6 (2 Punkte) Berechnen Sie die Schwingfrequenz des Quarzes für die Resonanzart nach UP2.5!

11 Klausur Schaltungen & Systeme WS Aufgabe 3 (20 Punkte) Gegeben ist die folgende Schaltung bestehend aus fünf Widerständen, zwei idealen Dioden und zwei idealen OP s! U OpAmp1 OpAmp1 DIODE1 U in R=2 kohm R=1 kohm DIODE2 R=1 kohm R=1 kohm R=1 kohm OpAmp2 U ou t Aufgabe 3.1 (4 Punkte) Berechnen Sie die Ausgangsspannung U out für U in >0! Vernachlässigen Sie einen eventuell fließenden Sperrstrom der Dioden.

12 Klausur Schaltungen & Systeme WS Aufgabe 3.2 (4 Punkte) Berechnen Sie die Ausgangsspannung U out für U in <0! Vernachlässigen Sie einen eventuell fließenden Sperrstrom der Dioden.

13 Klausur Schaltungen & Systeme WS Aufgabe 3.3 (2 Punkte) Welche Funktion erfüllt die Schaltung? Aufgabe 3.4 (4 Punkte) Skizzieren Sie die Kennlinie der Anordnung unter Angabe charakteristischer Werte!

14 Klausur Schaltungen & Systeme WS Aufgabe 3.5 (6 Punkte) Skizzieren Sie den Verlauf der Ausgangsspannung U OpAnp1 des ersten OPs (OpAmp1) als Funktion der Eingangsspannung U in unter Angabe charakteristischer Werte!

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