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1 Lehrsystem µlab Inspiration 2003 CDidacticSystems Cholupická Prag4 Tschechische epublik Tel./Fax: WWW:

2 Inhalt Wechselstromkreis C IntegriergliedundC Differenzierglied Tiefpass und Hochpass -Zeit Domain Tiefpass und Hochpass -Frequenz Domain Serienresonanzkreis LC Serienkreis LC -Bandsperre Serienkreis LC -Bandpass T-Glied ElektronischeBauelemente Lineare Widerstände Si Dioden LED Dioden Zener Dioden Dioden -Begrenzer Kreisen mit OPAMP Komparator mit Hysterese Differenzverstärker Astabil Multivibrator Phase -Shift Kreis Gleichrichter Einweggleichrichter 19 Vollweggleichrichter 20 Einwegpräzisionsgleichrichter 21-2-

3 C Integriergliedund C Differenzierglied C-Glied (als Integrierglied) und C-Glied (als Differenzierglied) werden mit Eingangsrechteckspannung gespeist. StellenSieAusgangsspannungsverläufefürbeideGliederbeiverschiedengroßenZeitkonstantendar. C Intergrierglied 1 C Differenzierglied 2 5V 300Hz + IN A IN A C + IN B IN B 5V 300Hz + IN A C IN A + IN B IN B Zeitkonstante: τ = C esultat Integrierglied-Zeitkonstante: τ =0,04 ms ( C =4nF) τ =0,4 ms ( C =40 nf) τ =2,4 ms ( C =240nF) Integration Differenzierglied-Zeitkonstante: τ =0,04ms ( C =4nF) Differentiation τ =0,4ms ( C =40 nf) τ =2,4ms ( C =240nF) -3-

4 Tiefpassund Hochpass -Zeit Domain StellenSieLinien-undZeigerdiagramfürTief-undHochpassmitdergleichenGrenzfrequenz f G dar. Tiefpass 1 Hochpass 2 5V 318,3Hz 5k C 100n 5V 318,3Hz C 100n 5k Grenzfrequenz(-3dB): f G 1 = 2 π C Phasenverschiebung: ϕ =±45º esultat Linien-Diagramm: Tiefpass Hochpass f G =318,3Hz ZeigerundLinienDiagramm: Tiefpass Hochpass f G =318,3Hz -4-

5 Tiefpassund Hochpass -FrequenzDomain MessenSieAmplituden-undPhasengangfürTief-undHochpassmitdergleichenGrenzfrequenz. Tiefpass 1 Hochpass 2 Grenzfrequenz(-3dB): GND 5k C 100n GND C 100n 5k f G 1 = 2 π C Phasenverschiebung: ϕ =±45º esultat Amplitudengang: Tiefpass Hochpass f G =318,3Hz Nyquist+Phasengang: Tiefpass Hochpass f G =318,3Hz -5-

6 SerienresonanzkreisLC StellenSieSpannugsverläufeauf,LundCdesSerienresonanzkreisesfür2Zuständedar. Zustände: 1)C-ideal,L-ideal 2)C-ideal,L-real Serienresonanzkreis LC - C ideal, L ideal 1 Serienresonanzkreis LC - C ideal, L real 2 1V 503,3Hz U L 3k 1H U U L 1V 50,33Hz U L 300 1H U U L esonanzfrequenz: f = 2 π 1 LC C 100n U C C 10µ U C esultat 1-Cideal,Lideal: U U L U C f =503,3Hz Q 90 2-Cideal,Lreal: U U L U C f =50,33Hz Q 9-6-

7 Serienkreis LC -Bandsperre Für LC Serienkreis (Bandsperre) stellen Sie Amplituden- und Phasengänge für verschiedene Dämpfungswiderständedar. Bandsperre L 1H C 3µ esonanzfrequenz: f = 2π 1 LC GND esultat Amplitudengang: =100 Ω =200 Ω =500 Ω f =91,9 Hz Phasengang: =100 Ω =200 Ω =500 Ω f =91,9 Hz -7-

8 Serienkreis LC -Bandpass Für LC Serienkreis (Bandpass) stellen Sie Amplituden- und Phasengänge für verschiedene Dämpfungswiderständedar. Bandpass L 1H esonanzfrequenz: f = 2π 1 LC GND C 3µ esultat Amplitudengang: =100 Ω =200 Ω =500 Ω f =91,9 Hz Phasengang: =100 Ω =200 Ω =500 Ω f =91,9 Hz -8-

9 T-Glied Für T-Glied messen Sie Amplituden- und Phasengänge. Wählen Sie verschiedene WiderstandskombinationennachderGleichung. T-Glied 1 Gleichung: C 1 10n C 2 10n = konst 1 2 f = konst GND 2 esultat Amplitudengang: =13 k Ω =20 kω =26 k Ω =10 kω =52 k Ω =5kΩ =130 k Ω =2kΩ Phasengang: =13k Ω =20 kω =26k Ω =10 kω =52k Ω =5kΩ =130 k Ω =2kΩ

10 Lineare Widerstände StellenSieV-AKennlinienfürdreiLineareWiderständedar.MitdemKurzorstellenSiedieWiderstandswerte fest. Lineare Widerstände 100 GND 100 esultat LineareWiderstände: =100 Ω =200 Ω =300 Ω -10-

11 Si Dioden StellenSieV-AKennlinienfürzweiSiDioden("normal"undShottky). Si Dioden 100 D GND 100 esultat SiDioden: Si Diode Si ShottkyDiode -11-

12 LED Dioden StellenSieV-AKennlinienfürLEDDioden(gelbe,blaue,grüneundrote). LED Dioden 100 LED GND 100 esultat LEDDioden: gelbe LED blaueled grüne LED roteled -12-

13 ZenerDioden StellenSieV-AKennlinienfürZenerDiodenmitverschiedenerZenerspannung U Z. Zener Dioden - V/A Kennlinien 100 ZD GND 100 esultat ZenerDioden: U Z =2.4 V U Z =3V U Z =3.6 V U Z =4.3 V -13-

14 Dioden -Begrenzer StellenSieEingangs-undAusgangsspannungsverläufefürEinwegdioden-Begrenzerdar. 1-BegrenzerohneDC 2-BegrenzermitDC Dioden - Begrenzer 1 Dioden - Begrenzer mit DC 2 5V 100Hz 1k D 5V 100Hz 1k DC D U esultat Dioden-Begrenzer: Eingang Ausgang Dioden-BegrenzermitDC: U=2V U=0V U=-2 V -14-

15 Komparatormit Hysterese StellenSieEingangs-undAusgangsspannungsverläufeimKomparatormitHysteresedar. 1-Nullpegelkomparator 2-eferenzpegelkomparator Komparator (Nullpegel) mit Hysterese 1 Komparator (eferenzpegel) mit Hysterese 2 50k 3V 100Hz 2k 20k 3V 100Hz 2k DC U 20k esultat VariableHysterese: =50kΩ =20kΩ Variableeferenzspannung: U =0V U =-1.5V U =1.5V -15-

16 Differenzverstärker StellenSieSpannungsverläufe U, U undu dar.mitdemkursorprüfensiediegültigkeitdergleichung Differenzverstärker 5k U 1 5V 300Hz U U n Gleichung: U ( U ) 3 = 1 U2 U + 2 = U3 U1 esultat Differenzverstärker: Ausgangsspannung U 3 Eingangsspannung U 2 Eingangsspannung U 1-16-

17 Astabil Multivibrator StellenSieSpannungsverläufeaufdemKondensatorC undaufdemausgangdar.ausgangsfrequenzistmit dergleichungangegeben. Astabil Multivibrator Gleichung: C 100n U C k U 20k 2 = 0, 86 1 f 2 C 1 esultat AstabilMultivibrator: Ausgangsspannung U f Kondensatorspannung U C 500Hz -17-

18 Phase -Shift Kreis StellenSieAmplituden-undPhasengängefürbeideKreise(allPassFilters)dar. Phase - Shift 1 Phase - Shift 2 GND 5k 100n GND 100n 5k esultat Amplitudengang: Phase-Shift 1 Phase-Shift 2 Phasengang: Phase-Shift 1 Phase-Shift 2-18-

19 Einweggleichrichter FürdenEinweggleichrichter(1)stellenSieEingangs-undAusgangsspannungdar. Im2stellenSieAusgangsspannungvomEinweggleichtrichtermitKondensatorfilterdar. Einweggleichrichter 1 Einweggleichrichter - C Filter 2 D D 5V 100Hz U 1 1k U 2 5V U C U Hz esultat Einweggleichrichter: Eingang Ausgang Filter: C =0 C =1µF C =10µF -19-

20 Vollweggleichrichter FürdenVollweggleichrichterstellenSieEingangs-undAusgangsspannungdar. Vollweggleichrichter 5V 100Hz U D 1 D 4 1k D 2 D 3 esultat XYDiagramm: Eingang Ausgang Spektrum: Eingang Ausgang -20-

21 Einwegpräzisionsgleichrichter Für den Einwegpräzisionsgleichrichter mit Operationsverstärker stellen Sie Eingangs- und Ausgangsspannungdar. Einwegpräzisionsgleichrichter D 1V 100Hz U 1 U 1k 2 esultat Einwegpräzisionsgleichrichter: Eingang Ausgang -21-