Elektronikformelsammlung

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1 . Kühlng lekronikformelsammlng. Maximal zlässige Sperrschichemperar Si Thermischer Widersand Temperardifferenz h ϑ P Verlsleisng V mi P ( ) V A in K W ingangsleisng Beispiel eines saisches, elekrischen rsazschalbildes des Wärmeranspors Wärmewidersand h ϑ P V Hinweise in mgebng Gehäse Sperrschich K W Ambien ase Jncion hja hj hk hka Wärmewidersand zwischen Sperrschich nd mgebngslf Wärmewidersand zwischen Sperrschich nd Gehäse Wärmewidersand zwischen Gehäse nd Kühlkörper Wärmewidersand des Kühlkörpers.3 SB.3. Ohne Kühlkörper P h,ja elekrisches Prinzip rsazschalbild des Wärmeranspors T J Verlsleisng T A T δ h,j Temperar J δ A δ jncion ambien P ϑ oder T J A Wärmewidersand h Wärmekapaziä h

2 P V oben P V 0 P V 0 Verlaf der Verlsleisng über der Zei nen T J τ h h, JA h, J Verlaf der Jncion Temperar über der Zei τ h T J 2 T P V 0 h,j A T J T A Anfänglicher Temperaranschsieg: P V 0 τ h h, JA T P V 0 h, J.3.2 Mi Kühlkörper Sperrschich h,j Kann in den meisen fällen ernachlässig werden! Gehäse h,k Kühlkörper solaor h,ka mgebng Ambien T J T T K P h,j h, h,k T A dynamischer SB des Wärmeranspores P V Verlsleisng J Jncion, Sperrschich K Kühlkörper A Ambien, mgebng h,k wird meis drch einen solaor zwischen Baeil nd Kühlkörper herorgerfen (z. B. Glimmerscheibe) T J T A T 2 τ h h, KA h, K τ h 90 s / 3 25 hermisches rsazschalbild om Transisor zm Kühlkörper die gesrichelen Teile sind ernachlässig 2 / 3 T 2 P V0 ( h,j h,ka ) h,j hermischer Widersand HalbleierGehäse in K/W T A T T A T P V0 h,j h,ka hermischer Widersand Kühlköpermgebng in K/W h,k Wärmekapaziä des Kühlkörpers in Ws/K hermischer inschwingorgang 2

3 TK PV hka TJ PV hj T J hermische Zeikonsane in s τ,, h h KA h K Wärmekapaziä Kühlkörper in Ws/K h c m spez. Wärme in Ws/gK Al Si Kühlköpermasse in g c 0,38Ws/gK 0,92 Ws/gK 0,73 Ws/gK; m 2. Z Diode AP Arbeispnk d d Näherng r Z d/d rsazschalbild der ZDiode im Arbeispnk Z ZM Z AP Differenieller Widersand: r Z Tesschalng ZDiode Vorwidersand Spannngsqelle 0 V D Spannngssabilisierng mi ZDiode V D Srom drch die Diode Arbeispnk D 0 V Arbeisgerade D V 0 D A 0 Spannng an der Diode 0 D A 3

4 3. Transisoren Dynamischer Basis mier Widersand: r rsazschalbild: B B Transisor ohne ückwirkng r B S B r ßi B T B Kleinsignal NF TransisorModell r B r Seilhei der BDiode arlyffek Seilhei BDiode arly ffek GroßsignalSromersärkng Kleinsignal Sromersärkng überschlägige echnngen β B F. BDiode Ł Seilhei arlyffek Ł r 3. Grndschalngen early S B F β T rb T 26mV B ß r B T mierschalng BasisSchalng KollekorSchalng (mierfolger) ingang Asgang ingang Asgang ingang Asgang (Wechsel) Signal q Arbeispnk 4

5 3.. mierschalng mi Basisspannngseiler nd eihensromgegenkopplng ohne B B a Spannngsersärkng: β s r r da a d ( ) ( r ) B e e q ~ q B2 ingangswidersand Asgangswidersand r e e /i e r B B B2 r a a /i a r Feslegng des Arbeispnkes: Srom drch Basisspannngseiler T 0 Bo Spannng am mierwidersand o 0,5V 3dBGrenzfreqenz drch / : f g β r 2π B mierschalng mi Basisspannngseiler nd eihensromgegenkopplng mi B q B2 ~ q B a Spannngsersärkng Spannngsersärkng an L (allg. OT / N) L L L rb β ingangswidersand r e B B2 (r B β ) Asgangswidersand ra r rb ( q B B 2 ) r r B 5

6 3..3 Kollekorschalng (mierfolger) B B 2 q q e B2 a L Spannngsersärkng: r ( ) ( β ) L B ingangswidersand: r e B B2 [r B β( L ) ] B Asgangswidersand: ( q B B2) r r a β Der Arbeispnk wird normalerweise so eingesell, dass as Symmeriegründen gil: o B / 2 q ß 3.2 rsazschalbild (SB) Spannngsqellen nd Kondensaoren werden krz geschlossen 3.3 Arbeispnk 3.3. ingangsarbeisgerade BasismierSrecke afrennen Leerlafspannng Arbeisgerade drch besehenden Arbeispnk legen Asgangsarbeisgerade KollekormierSrecke krzschließen Krzschlsssrom KollekormierSrecke afrennen Leerlafspannng BAT 6

7 3.4 Kaskadierng mehrerer Versärkersfen i e.sfe 2.Sfe q r a r a2 q e r e e * e a r e2 e2 * 2 e2 L a2,ges q a2 a2 r a2 L L 2 re2 re q ra re2 q re e e2 4. Operaionsersärker A A r B r B D D Konsansrom: Konsansrom: 4. nerierender nd Nich inerierender Versärker mpedanzwandler für als LD Qelle ~ bzw.: spannngsge seere Sromqelle 7

8 nich inerierend inerierend A A 2 2 r e r a sehr groß sehr klein 0 2 sehr klein Sromqelle; Sromsmmierer; /Wandler Verwendng eines OPs zm Smmieren on Srömen Spannngs Ł Srom Wandler N N o N N N N 0 N N N ( ) OT N 8

9 4.3 negraor Verwendng eines OPs zm inegrieren einer Spannng inerierender negraor o OT i 4.4 LDQelle LD Verwendng eines OPs zm sromgeseeren Berieb einer LD Sromqelle (massebezogen) links: OP rechs: dio mi npn Transisor 4.5 Differenzersärker 2 /α Sonderfall: Differenzersärker mi einem OP /α o o ( ) α 2 9

10 4.6 rweierng eines besehenden Differenzersärker rweierng: o 2( 2 ) ( ) rweierng eines Differenzersärkers mi einem OP 2 /2 o 2 2 o /2 4.6 Der reale OP ba ba A yp: in V Kennlinien eines OPs Offsespannng begrenze Asgangsspannng D D yp: in µv A offse yp: ± wenige mv ba ba 4.7 Slewrae A / 0 V 00mV 0ms 0

11 4.8 hesromkompensaion r i B 3 o B 2 r i 4 2 Asgang OP af Masse (OP wird als ideale Spannngsqelle berache) Sämliche Widersände am posiien ingang addieren Sämliche Widersände am negaien ingang addieren r i r i ergleichen. Wenn r i r i is der hesrom kompensier 4.9 Arbeispnkerschiebng 2(2)0,5(5V)2(5V5V) mess 5V 240k 0k 0k 5V 0k Arbeispnk erschieben ba AD 0k messgnd GNDmess 20k 20k 240k LAST

12 4.0 Nich linearer Versärker mi OP (Spizengleichricher) Generaor 50Ω 5 V 5 V 9k A k 4. Freqenzgang Freqenzgangerhalen wie ein Tiefpass. Ordnng A D LL Versärkng bei D A D AD 0 f j f G 00000,00 A D f g 0Hz Freqenzgänge 0000,00 Versärkng 000,00 00,00 0, f G 0kHz f G 00kHz f T MHz AD des OPs V des. nichin. Vers. V des 2. nichin. Vers.,00,00 0,00 00,00 000, , , , ,00 0,0 Freqenz in Hz Transifreqenz 3db Grenzfreqenz: f G f T Freqenzgänge,00 0,00 00,00 000, , , , ,00 0,00 0,00 20,00 30,00 f G 00kHz Phase in 40,00 50,00 60,00 45 arc(ad) in des OPs arc(v) in des. nich in. Vers. arc(v) in des 2. nich in. Vers. 70,00 80,00 f G 0kHz 90,00 00,00 f g 0Hz Freqenz in Hz 2

13 5. Komperaoren 5. Vergleich OP <> Komperaor Komperaor (Baeil): Differenz >0 Asgang high Schaler offen Differenz <0 Asgang low Schaler geschlossen 5.2 Fenserkomperaor 00k 5 V 5 V k Pllp Widersand 5V 3.33V.67V 5 V o o 00k open collecor 5V 5 V open collecor o 00k 5V.67V 3.33V 5.3 nerierender Schmi Trigger für > Û für < o o 2 Û ref o Û Beispiel (inerierend): 3

14 0 5 V 5 V 5V 00k 4 50k 3 5 V k o 3,75V 2,5V,25V 00k 2 o 5V 2,5V ±,25V Fallnerscheidng: Fall : OT high 2 S 0 2 ( ( 3 4 )) SB: Fall 2: OT low 2 3 S 0 2 ( 3 ) Wenn 3 Schalschwelle: S Mliibraor Û o 2 ref ref 4