Klausur»Elektronische Schaltungen I/II« Ergebnis der Klausur

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1 Univ. Prof. Dr. Ing. H. Wupper Prüfungs Nr. 2063, 2151 Klausur»Elektronische Schaltungen I/II«Datum: 2010 Name Vorname Matrikel Nr Klausur Ort Unterschrift (Wichtig: Anschrift auf der nächsten Seite eintragen!) Aufgabe 1 Aufgabe 2 Aufgabe 3 Aufgabe 4 Ergebnis der Klausur Erzielte Punktzahl: Note: Punkte Hagen, den

2 Univ.Prof. Dr. Ing. H. Wupper Postanschrift: FernUniversität Postfach Hagen = Ihr Name Bitte = Straße, Hausnummer deutlich = PLZ, Ort schreiben! Ergebnis der Klausur»Elektronische Schaltungen I/II«vom 2010 Aufgabe 1 Aufgabe 2 Aufgabe 3 Aufgabe 4 Erzielte Punktzahl: Note: Punkte Hagen, den Postfach 940 Telefon (02331)

3 Hinweise zur Klausur 1. Für die Bearbeitung der Aufgaben stehen 3 volle Stunden Zeit zur Verfügung, vom Zeitpunkt der Ausgabe der Aufgabenblätter an gerechnet. 2. Hilfsmittel, wie Kursmaterial, Lehrbücher, Taschenrechner etc., die dem selbständigen Arbeiten dienen, sind erlaubt. 3. Verwenden Sie für jede Aufgabe neue Lösungsblätter und versehen Sie diese mit Ihrem Namen und Ihrer Matrikel Nummer; beschreiben Sie jedes Lösungsblatt bitte nur einseitig. 4. Jede(r) Klausurteilnehmer(in) muss sich durch einen Lichtbildausweis ausweisen können. 5. Die insgesamt erzielbare Punktzahl beträgt 100. Da auch teilweise gelöste Aufgaben bewertet werden, versuchen Sie, Ihre Zeit so einzuteilen, dass Sie alle Aufgaben bearbeiten können. Zum Bestehen der Klausur sind 36 Punkte erforderlich. 6. Füllen Sie bitte den oberen Teil des Deckblattes aus, und vergessen Sie Ihre Unterschrift nicht. Nach Abschluss der Korrektur wird Ihnen das Ergebnis der Klausur zugesandt. Füllen Sie hierzu bitte auch das vorbereitete Anschriftenfeld auf der zweiten Seite aus. Ich wünsche Ihnen viel Erfolg.

4 Klausur»ELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN I/II«Herbst 2010 c 2010 Prof. Dr. H. Wupper 1 Aufgabe 1 (25 Punkte) Gegeben ist die folgende Schaltung (Kleinsignal Modell), die einen Bipolar Transistor enthält, dessen Kleinsignalverhalten durch das angegebene Modell beschrieben wird. Mit E ist die komplexe Amplitude einer sinusförmigen Spannungquelle bezeichnet. E L 1 U a E I E RE B I E C Die Aufgabe soll mit Hilfe der Knotenanalyse gelöst werden, andere Berechnungsverfahren werden nicht gewertet. 1.1 Geben Sie das Kleinsignalmodell für die Schaltung in der Weise an, dass es für die Anwendung der Knotenanalyse geeignet ist. 1.2 Stellen Sie das Gleichungssystem mit den Knotenspannungen als Variablen auf. 1.3 Berechnen sie die Übertragungsfunktion H(s) = U a /E. 1.4 Kann die Schaltung instabil werden (Begründung)? 1.5 Es gelte nun α = 1 L 1 = 1 ω 2 0 = 1 ω 0 L 1 Berechnen Sie H(jω 0 ).

5 2 Klausur»ELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN I/II«Herbst 2010 c 2010 Prof. Dr. H. Wupper Aufgabe 2 (25 Punkte) Gegeben ist die folgende Schaltung, die einen idealen Operationsverstärker enthält. Sie wird aus einer idealen Spannungsquelle mit der Spannung e(t) gespeist, deren Verlauf in der rechten Abbildung angegeben ist. Es gilt R 4 = 2R 3. R 3 R 4 e(t) - C 2 E 0 e(t) u (t) a t 2.1 Stellen Sie das Differentialgleichungs System in den stetigen Variablen in der Form ẋ = Ax be auf. 2.2 Es gelte nun = = R 0 und C 2 = = C 0. Setzen Sie zur Abkürzung 1 CR = ω 0. Berechnen Sie die Eigenwerte der Schaltung. 2.3 Berechnen Sie für t 0 die Ausgangsspannung u a (t) der Schaltung.

6 - Klausur»ELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN I/II«Herbst 2010 c 2010 Prof. Dr. H. Wupper 3 Aufgabe 3 (25 Punkte) I I 2 Gegeben ist das rechts dargestellte Zweitor, das einen idealen Operationsverstärker enthält. U 1 1 C 2 2 U Geben Sie für den umrandeten Schaltungsteil eine äquivalente spannungsgesteuerte Stromquelle an. 3.2 Geben Sie in allgemeiner Form die Zweitorgleichungen unter Verwendung der Impedanzmatrix Z sowie das zugehörige Blockdiagramm mit Quellen an den beiden Toren an. 3.3 Berechnen Sie unter Verwendung der Punkte 3.1 und 3.2 die Elemente der Impedanzmatrix für die gegebene Schaltung.

7 4 Klausur»ELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN I/II«Herbst 2010 c 2010 Prof. Dr. H. Wupper Aufgabe 4 (25 Punkte) Gegeben ist die folgende Schaltung, die einen idealen Operationsverstärker enthält. C 2 E - U a 4.1 Berechnen Sie die Übertragungsfunktion H(s) = U a /U e. 4.2 Welche Funktion erfüllt die Schaltung? 4.3 Berechnen Sie den Effektivwert der Ausgangs Rauschspannung U aeff im Frequenzbereich f 1... f 2. (Betragsbildungen und Integrationen müssen nicht ausgeführt werden).