Kennlinien von Dioden: I / A U / V. Zusammenfassung Elektronik Dio.1

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1 Kennlinien von Dioden: I / A / V I = I S (e / T ) mit : T = kt / e 6mV I S = Sperrstrom Zusammenfassung Elektronik Dio.

2 Linearisiertes Ersatzschaltbild einer Diode: Anode 00 ma I F r F 00 ma ΔI F Δ F 0,5 V S V F Kathode Schwellenspannung, Schleusenspannung: S 0,4V (Germanium), S 0,7V (Silizium) Zusammenfassung Elektronik Dio.

3 Mit dem differentiellen Widerstand r F : r F = Δ F / ΔI F und der Schleusenspannung S gilt: F = S + r F I F (Index F für forward, Durchlass) Die Verlustleistung der Diode berechnet sich zu: P V = F = = ( + r I ) S S I I F F F + r F F I I F F Zusammenfassung Elektronik Dio.3

4 Zenerdiode: Ersatzschaltbild und idealisierte Kennlinie I + r Z = Δ Z / ΔI Z - Z0 ΔI Z Z0 Δ Z Anwendungsbeispiele: - Spannungsstabilisierung - Erzeugung von eferenzspannungen - Überspannungsschutz elektronischer Schaltungen Zusammenfassung Elektronik Dio.4

5 Bipolare Transitoren (NPN- und PNP-Transistoren): Kollektor (C) Basis (B) Emitter (E) Kollektor (C) Basis (B) Emitter (E) Zusammenfassung Elektronik Trans

6 Eine kleine Änderung von I B bewirkt eine große Änderung des Kollektor- Stroms I C. Auf diese Weise kann mit dem Transistor eine Stromverstärkung erzielt werden. Zusammenfassung Elektronik Trans

7 Stromsteuerung des Kollektorstoms I C 0 I C / ma CE = 0V I B B C CE 8 6 E 4 CE = V I B / µa Zusammenfassung Elektronik Trans 3

8 Kennlinien des Transistors: Eingangskennlinie: Ausgangskennlinienfeld: 80 Sättigungsbereich I B /µ A 40 6 I C /m A I B /µ A S 0, 0,4 0,6 0,8 BE /m V CE /V 0 Zusammenfassung Elektronik Trans 4

9 Arbeitspunkt: Eingangskennlinie: BE I B Ausgangskennlinienfeld Arbeitsgerade: B = CE + C I C I C / ma P VMax I B = 0µA 3 I B = 6µA I B = µa 3 AP I B = 8µA I B = 4µA CE / V Zusammenfassung Elektronik Trans 5

10 AP AP Arbeitsgerade Δ a AP Δ e Zusammenfassung Elektronik Trans 6

11 Transistor als Schalter I C / ma 3 Sättigungsbereich Kniespannungslinie I B = 0µA I B = 6µA B A 0 I B = µa I B = 8µA I B = 4µA CE / V Sperrbereich Zusammenfassung Elektronik Trans 7

12 Operationsverstärker: Schaltsymbol: V D V- P N A Zusammenfassung Elektronik OP

13 Übertragungskennlinie eines symmetrischen OPV Die Differenz der beiden Eingangsspannungen erscheint verstärkt am Ausgang. Diese Leerlaufverstärkung ist sehr hoch (Verstärkungsfaktor ca. 0 4 bis 0 5 ): A = ( P - N ) V D = D V D Die Leerlaufverstärkung v D wird oft logarithmisch in db (= 0 log v D ) angegeben. 5V 0V 5V A linearer Bereich -0,5-0,0-0,05 Übersteuerung (min./max. Ausgangsspannung ist begrenzt!) 0,05 0,0 0,5 D / mv -5V -0V -5V Zusammenfassung Elektronik OP

14 Gegenkopplung, Mitkopplung: Wenn an die beiden Eingänge des Operationsverstärkers unterschiedliche Spannungen angelegt werden, führt die hohe Leerlaufverstärkung dazu, dass am Ausgang ständig die maximale bzw. minimale Ausgangsspannung ansteht (der OPV ist übersteuert). In der egel ist daher eine Außenbeschaltung des Operationsverstärkers notwendig, ein sog. ückkopplungsnetzwerk, wodurch ein Teil der Ausgangsspannung auf einen der Eingänge zurückgeführt wird. D V+ Wird die Ausgangsspannung auf den invertierenden ( negativen ) Eingang zurückgeführt, spricht man von Gegenkopplung, sonst von Mitkopplung. P N V- A Zusammenfassung Elektronik OP 3

15 4.. Grundschaltungen Nichtinvertierender Verstärker: Verstärkungsfaktor: A + v = = = + E I E D 0 I G +I A I A E I G A L Zusammenfassung Elektronik OP 4

16 Impedanzwandler: Verstärkungsfaktor: v = A = E I E D 0 I A E A L Zusammenfassung Elektronik OP 5

17 Invertierender Verstärker: Verstärkungsfaktor: v = A E = I E O D 0 I G I E E A L Der Knoten O wird auch virtuelle Masse genannt. Zusammenfassung Elektronik OP 6

18 4..3 Anwendungen Addierverstärker (invertierend): Ausgangsspannung: A = E + E 3 I E 3 I G I E +I E I E D 0 E E A Zusammenfassung Elektronik OP 7

19 Differenzverstärker: Ausgangsspannung: A + = E E I E I E I E D 0 4 A E E 3 Zusammenfassung Elektronik OP 8

20 Differenzverstärker mit Brückenschaltung: (z. B. zur Temperatur-, Strömungsmessung) E = 4 B E B = = 0 ( ) A E E 3 00 kω 0 kω B E 4 E 0 kω 00 kω A Zusammenfassung Elektronik OP 9

21 Komparator ohne Hysterese, invertierend (leerlaufender OP): A max D E = N P A E - max Zusammenfassung Elektronik OP 0

22 Komparator mit Hysterese, invertierend (Schmitt-Trigger): Hysteresebreite: EH = E E = + max max D E E E E N A P mschaltpunkte: E = + max E = + max (Achtung: Mittkopplung, keine Gegenkopplung!) Zusammenfassung Elektronik OP

6. Bipolare Transistoren Funktionsweise. Kollektor (C) NPN-Transistor. Basis (B) n-halbleiter p n-halbleiter. Emitter (E) Kollektor (C)

6. Bipolare Transistoren Funktionsweise. Kollektor (C) NPN-Transistor. Basis (B) n-halbleiter p n-halbleiter. Emitter (E) Kollektor (C) 6.1. Funktionsweise NPN-Transistor Kollektor (C) E n-halbleiter p n-halbleiter C Basis (B) B Emitter (E) PNP-Transistor Kollektor (C) E p-halbleiter n p-halbleiter C Basis (B) B Emitter (E) 1 Funktionsweise

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