Testat zu Versuch 4 Variante 6 SS14

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1 Testat zu Versuch 4 Variante 6 SS14 Name: Vorname: Matrikel.-Nr.: 1. Eine Wechselspannung mit einer Amplitude von U e = 24 V, fe = 2 khz soll mittels eines Einweggleichrichters gleichgerichtet werden. Die Flussspannung der verwendeten Dioden betrage 0,5 V, der Widerstand betrage 100 Ω. Berechnen Sie die folgenden Werte. Geben Sie die verwendeten Formeln an! U a (0,5 Punkte) U a eff (0,5 Punkte) f a (0,5 Punkte) P R (0,5 Punkte) P D () Erläuterung: f a Frequenz des Ausgangssignals I L P R P D Strom durch den Lastwiderstand Leistung, die im Lastwiderstand umgesetzt wird Leistung, die in!einer! Diode umgesetzt wird 2. Eine blaue LED mit den nebenstehenden Kenndaten soll im PKW als Fernlichtanzeigelampe verwendet werden. Die Bordspannung kann einen Maximalwert von 13,8 V erreichen. Berechnen Sie den erforderlichen Vorwiderstand. von 4 Punkten

2 3. Eine Wechselspannung soll über einen Vollweggleichrichter gleichgerichtet werden. Der Kondensator C 1 sei zunächst nicht angeschlossen. Der Lastwiderstand R 1 betrage 1 kω. An die Schaltung wird eine Wechselspannung mit einer Amplitude von 5 V und einer Frequenz von 50 Hz angeschlossen. Die Flussspannung der Dioden betrage 0,75 V. a) Vervollständigen Sie die Schaltung. Beachten Sie die Polung der Ausgangsspannung. i D3 Das nachfolgende Diagramm zeigt den Verlauf der Eingangsspannung. U in V / I in ma b) Kennzeichnen Sie im Diagramm für die Eingangsspannung u e (t) genau, in welchem Zeitbereich welche der Dioden D 1 D 4 leitet. von 3 Punkten

3 c) Ermitteln Sie das Maximum des durch R 1 fließenden Stromes. d) Zeichnen Sie den Verlauf des Diodenstroms i D3 (t) zeit- und amplitudenrichtig in das Diagramm ein. Nun wird der Kondensator C 1 parallel zum Lastwiderstand angeschlossen, um die Ausgangsspannung zu glätten. Es stehen verschiedene Kondensatoren zur Verfügung: Fall 1: 470 µf Fall 2: 2200 µf Fall 3: 100 µf Fall 4: 1000 µf e) Können sich die Zeitkonstanten, die den Verlauf der Ladekurve und Entladekurve beeinflussen, unterscheiden? Begründen Sie Ihre Antwort! f) In welchem Fall wird der verbleibende Brummspannungsanteil am Widerstand R 1 am niedrigsten sein? Begründen Sie Ihre Aussage durch eine Betrachtung der Entladezeitkonstanten τ Entlade. g) Am Ende der Entladephase betrage die Spannung am Kondensator noch 1,5 V. Zeichnen Sie den Verlauf der Spannung an R 1 in einer anderen Farbe in das Diagramm ein. h) Beim Experimentieren ist der Widerstand R 1 von der Platine gefallen. Welche Sperrspannung liegt nun mit Kondensator - an der Diode D 1 an, wenn die Eingangsspannung ihr Minimum erreicht? von 6 Punkten

4 4. Gegeben ist der folgende Datenblattauszug zur Fotodiode BPW 43: Sie vermessen die Bestrahlungsstärke eines Infrarotlasers (900 nm) und eines blauen Lasers (450 nm). In beiden Fällen messen Sie einen Hellstrom von 8 µa. Ist die Bestrahlungsstärke der Laser gleich? Falls nicht, welcher Laser weist die höhere Bestrahlungsstärke auf? 5. Sie haben einem Datenblatt die folgende Diodenkennlinie gefunden. Sie sollen die Diode ZPD 4.7 verwenden. von

5 a) Sie sollen mit dieser Diode eine Spannungsstabilisierungsschaltung aufbauen. Ihnen stehen eine Gleichspannungsquelle mit Ue= 10 V und ein Vorwiderstand von 250 Ω zur Verfügung. Bestimmen Sie grafisch die Spannung an der Diode sowie den fließenden Strom. b) An die Ausgangsspannung schließen Sie einen Lastwiderstand von 1000 Ω an. Fassen Sie die Widerstände und die Spannungsquelle zu einer Ersatzquelle zusammen. Bestimmen Sie erneut grafische die sich nun einstellenden Werte für die Spannung an der Diode sowie den fließenden Strom. c) Wie groß ist nun der Strom durch den Vorwiderstand? d) Die Eingangsspannung sinke um 2V. Warum wäre die Spannung am Lastwiderstand bei Verwendung der Diode ZPD 5.1 besser gegen Schwankungen der Betriebsspannung stabilisiert? von 6 Punkten