Klausur Elektronische Schaltungen I/II

Transkript

1 "!$#%&!'(%&!*)*+-,/.102'34&. Elektronische Schaltungen Univ.Prof. Dr. Ing. H. Wupper Klausur Elektronische Schaltungen I/II Datum: 15. März 1997 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 wenigstens 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. Die Kursbetreuer wünschen Ihnen viel Erfolg.

2 Klausur ELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN I/II Frühjahr 97 1 Aufgabe 1 (25 Punkte) Gegeben ist die folgende für das Kleinsignal Verhalten relevante Schaltung, die zwei Bipolar-Transistoren enthält, die jeweils durch das nebenstehende Modell beschrieben werden. Der Einfachheit halber ist in dem Transistor Modell gesetzt. 1.1 Zeigen Sie, daß die obige Schaltung bezüglich der Eingangsadmittanz mit der folgenden Schaltung identisch ist. Wie hängen die Elemente,, mit den Elementen der Transistor Schaltung zusammen? 1.2 Der Parallelschwingkreis aus 1.1 wird um einen Schalter in Reihe zu ergänzt, der zum Zeitpunkt geschlossen wird; ist zu diesem Zeitpunkt auf aufgeladen. Berechnen Sie die Eigenwerte der Systemmatrix. 1.3 Betrachtet wird nun die folgende Schaltung, die zwei ideale Operationsverstärker enthält; die für die Einstellung des Arbeitspunktes erforderlichen Elemente und Quellen sind nicht enthalten. Der MOS FET wird durch das nebenstehende Modell charakterisiert. Es gilt. Finden Sie durch Vergleich der Eigenwerte heraus, welche Relationen zwischen den passiven Elementen dieser Schaltung und den Elementen des Schwingkreises in 1.2 bestehen.

3 2 Klausur ELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN I/II Frühjahr 97 Aufgabe 2 (25 Punkte) Gegeben ist die folgende Schaltung. Für die Elemente gilt nach Betrag und Phase dargestellt, so ergeben sich für folgende Kurven Wird die Übertragungsfunktion 2.1 Stellen Sie unter Berücksichtigung der angegebenen Elemente Relationen die Übertragungsfunktion in Pol Nullstellen Form auf. Setzen Sie zur Abkürzung. 2.2 Begründen Sie unter Zuhilfenahme des Ergebnisses von Punkt 2.1 den Anstieg! der Umgebung der Frequenz #". 2.3 Warum geht $&%('#) +* für,%.-, obwohl die Schaltung zwei RC Glieder enthält? in

4 Klausur ELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN I/II Frühjahr Die Schaltung wird nun in der folgenden Weise ergänzt bzw. modifiziert. Für die Elemente gilt weiterhin,,,. Der ideale Spannungsverstärker hat die Verstärkung ). Der auf aufgeladene Kondensator wird zum Zeitpunkt angeschaltet. Skizzieren Sie den zeitlichen Verlauf von und geben Sie eine Begründung für diesen Verlauf (eine Berechnung des Schaltungsverhaltens ist nicht erforderlich).

5 4 Klausur ELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN I/II Frühjahr 97 Aufgabe 3 (25 Punkte) Gegeben ist die folgende Schaltung, die zwei ideale Operationsverstärker enthält. Die nichtidealen Schalter lassen sich jeweils entsprechend dem angegebenen Modell durch einen Widerstand und einen idealen Schalter repräsentieren. und schließen und öffnen gleichzeitig gemäß dem folgenden Diagramm, hat den jeweils anderen Zustand; dabei ist die Schließdauer sehr kurz gegen die Periodendauer. 3.1 Beschreiben Sie qualitativ die Funktion der Schaltung 3.2 Für welchen Zweck läßt sich die Schaltung verwenden? 3.3 Wie wirken sich die Durchlaßwiderstände auf die zu erfüllende Schaltungsfunktion gemäß 3.2 aus? (Begründung) 3.4 An den Ausgang von OA2 wird nun der folgende Tiefpaß angeschlossen. Wie lautet das Spektrum in Abhängigkeit von

6 Klausur ELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN I/II Frühjahr 97 5 Aufgabe 4 (25 Punkte) Gegeben ist die folgende Schaltung, die einen idealen Operationsverstärker enthält. 4.1 Berechnen Sie die Übertragungsfunktion. 4.2 Welche Funktion erfüllt die Schaltung? 4.3 Berechnen Sie den Effektivwert der Ausgangs Rauschspannung im Frequenzbereich. (Betragsbildungen und Integrationen müssen nicht explizit ausgeführt werden).