Übungsaufgaben zum 2. Versuch. Elektronik 1 - UT-Labor

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1 Übungsaufgaben zum 2. Versuch Elektronik 1 - UT-Labor Bild 2: Bild 1: Bild 4: Bild 3: 1

2 Elektronik 1 - UT-Labor Übungsaufgaben zum 2. Versuch Bild 6: Bild 5: Bild 8: Bild 7: 2

3 Übungsaufgaben zum 2. Versuch Elektronik 1 - UT-Labor Bild 10: Bild 9: Bild 12: Bild 11: 3

4 Elektronik 1 - UT-Labor Übungsaufgaben zum 2. Versuch Bild 14: Bild 13: 4

5 Übungsaufgaben zum 2. Versuch Elektronik 1 - UT-Labor Fragen zu Bild 1: Bestimmen Sie Amplitude Û, Frequenz f, Kreisfrequenz ω, Periode T und Mittelwert U des Signals. Können Sie beurteilen, ob das Signal mittelwertfrei ist? Lösung: Û a = 6V, T = 440ns, f = 2.38MHz, ω = /s, U = 0V, ja, die Messung DC gekoppelt durchgeführt wurde. Fragen zu Bild 1: Erklären Sie die Bedeutung der markierten Elemente. Lösung: unterer Bildschirmrand: (links) CH V: Empfindlichkeit; (Mitte) 100 ns Zeiteinteilung; (rechts) Triggerquelle CH1, steigende Triggerflanke, Triggerlevel 2.52 mv, Frequenz mit der der Trigger ausgelöst wird: MHz Bildschirmmitte: (links): Nulllinie des Signals; (rechts) Markierung des Triggerlevels oberer Bildschirmrand: (links) Art der Signalerfassung. Das Signal wird gemittelt; (Mitte) Trig d Statusanzeige des Triggers, das Signal wird getriggert, (rechts) Markierung Triggerzeitpunkt, DC: Kopplungseinstellung Fragen zu Bild 2: Auf diesem Oszillogram ist nicht viel zu erkennen. Welche einfachen Maßnahmen müssen Sie ergreifen, damit Sie eine ähnlich gutes Oszillogram wie in Bild 1 erhalten. Lösung: Zeiteinstellung und Empfindlichkeit einstellen Fragen zu Bild 3: Sie sind sich sicher, dass Sie eine Spannung mit einer Amplitude von Û = 4V mit dem Oszilloskop messen. Das Oszilloskop mißt andere Werte. Warum? Lösung: Probe 10xVoltage, d.h. falsche Skalierung für den Tastkopf eingestellt. Fragen zu Bild 4: Sie verändern die Parameter des zu messenden Signals. Auf dem Oszilloskopbildschirm ändert sich nichts. Warum? Lösung: Es werden keine Messwerte aufgezeichnet (STOP). Fragen zu Bild 5: Das Signal hat nur eine Amplitude von ca. 20mV und ist ziemlich verrauscht. Sie wollen eine bessere Darstellung auf dem Bildschirm. Welche Möglichkeiten bietet ihnen das Oszilloskop? 5

6 Elektronik 1 - UT-Labor Übungsaufgaben zum 2. Versuch Lösung: Eine Mittelung glättet das Signal. Einstellung über Aquire. Fragen zu Bild 6: Auf diesem Oszillogram ist nicht viel zu erkennen. Welche fundamentalen Einstellungen müssen Sie ändern, damit Sie eine ähnlich gutes Oszillogram wie in Bild 1 erhalten. Lösung: Empfindlichkeit und Zeitauflösung Fragen zu Bild 7: Sie sind sich sicher, dass Sie eine Spannung mit einer Amplitude von Û = 4V mit dem Oszilloskop messen. Das Oszilloskop mißt... nichts. Warum? Lösung: Coupling... Fragen zu Bild 8: Können Sie beurteilen, ob das Signal mittelwertfrei ist? Lösung: AC-Coupling, ev. DC Anteile werden nicht angezeigt. Fragen zu Bild 9: Leider keine Frage. Fragen zu Bild 10: Bestimmen Sie Amplitude Û, Frequenz f, Kreisfrequenz ω, Periode T und Mittelwert U des Signals. Lösung: Ûa = 200mV, T = 20µs, f = 50kHz, ω = ,271/s, U = 400mV Fragen zu Bild 11: Addieren Sie die Signale graphisch. Subtrahieren Sie die Signale graphisch. 6

7 Übungsaufgaben zum 2. Versuch Elektronik 1 - UT-Labor Lösung: keine Lösung Fragen zu Bild 12: Addieren Sie die Signale graphisch. Subtrahieren Sie die Signale graphisch. Lösung: keine Lösung Fragen zu Bild 13: Mit beiden Kanälen wird die gleiche Spannung gemessen. Wie erklären Sie sich die Unterschiede. Lösung: Bei AC-Kopplung wird eine Kapazität in den Signalpfad geschaltet, die zusammen mit der Eingangsimpedanz einen Hochpass bildet. Hier sind Auf- und Endladekurve zu sehen. 7

8 Elektronik 1 - UT-Labor Übungsaufgaben zum 2. Versuch Fragen zu Bild 14: Mit beiden Kanälen wird die gleiche Spannung gemessen. Wie erklären Sie sich die Unterschiede. Lösung: Bei AC-Kopplung wird eine Kapazität in den Signalpfad geschaltet, die zusammen mit der Eingangsimpedanz einen Hochpass bildet. Dadurch werden niederfrequente Signale abgeschwächt und phasenverschoben. Was versteht man unter dem Begriff potentialfreie Schaltung? Lösung: korrekte Bezeichnung: Erd potentialfrei. Da der Erdkontakt der Steckdose und die Massen von Geräten wie Netzteile, Oszilloskop... miteinander verbunden sein können, kann das Erdpotential in die Schaltung gebracht werden. Werden die Massen unterschiedlicher Geräte an unterschiedlichen Punkten in die Schaltung gebracht, werden diese Punkte über die Masse/Erde kurzgeschlossen. Diese Schaltung wäre dann nicht erdpotentialfrei. Wie groß ist der Widerstand zwischen den beiden Masse-Anschlüssen auf der Frontseite vieler Oszilloskope? Lösung: 0 Ω, werden die Massen an unterschiedlichen Punkten in die Schaltung gebracht, sind über die geräteinterne 0 Ω-Verbindung kurzgeschlossen. Abhilfe: Immer alle Masse an den selben Punkt anschließen, oder kanalgetrennte Oszilloskope verwenden. Welche Konsequenz ergibt sich aus der vorhergehenden Frage, wenn Sie beide Massen gleichzeitig in einer Schaltung anbringen wollen? Lösung: s.o. Womit ist der Schutzkontakt des Netzkabels eines Oszilloskops häufig verbunden? Welche Gefahr ergibt sich daraus? Lösung: mit der Erde, s.o. Ihr Oszilloskop wurde vom Schutzkontakt des Netzsteckers getrennt. Können Sie nun gefahrlos in einer nicht potentialfreien Schaltung messen? Lösung: Durch die Erde in der nicht potentialfreien Schaltung sind alle Potentiale in der Schaltung festgelegt. Wird Massekontakt 1 an einem hohen Potential angeschlossen, liegt an Massekontakt 2 auf Grund der 0 Ω-Verbindung dasselbe Potential. Bei Berührung kann dieser Punkt nicht mehr über den Körper dasselbe Potential wie die Erde annehmen, da das Erdpotential bereits in der Schaltung vorhanden ist. Über den Körper fließt Strom. 8