FH München FK 3 Maschinenbau Diplomprüfung Elektronik SS 8 Mittwoch 6.7.8 Prof. Dr. Höcht Zugelassene Hilfsmittel: Alle eigenen Dauer der Prüfung: 9 Minuten Name: Vorname: Sem.: nterschrift: Hörsaal: Platz-Nr.: Z-Diode und Stabilisierung Mit einer Z-Diode ( = 4.9V, r = 5Ω ) und einem Vorwiderstand soll aus einer Gleichspannungsquelle Z V Z q =.V eine stabilisierte eferenzspannung ref von ca. 5V erzeugt werden.. Zeichnen Sie in das nebenstehende Feld die gesamte Schaltung und verwenden Sie dabei für die Z-Diode das lineare Ersatzschaltbild. Tragen Sie auch alle Spannungen q, Z, Z und den Strom Z durch die Z-Diode ein. (3P). Zunächst ist kein Lastwiderstand L angeschlossen. Wie groß muß V mindestens sein, damit die maximale Verlustleistung PV max =.W der Z-Diode nicht überschritten wird? Vernachlässigen Sie bei dieser Berechnung den nnenwiderstand der Z-Diode (P).3 Nun wird parallel zur Z-Diode ein Lastwiderstand L =.kω angeschlossen. Als Vorwiderstand wird der Wert V =.kω verwendet. Ergänzen Sie das Schaltbild unter. und berechnen Sie den Strom Z durch die Z-Diode. Berücksichtigen Sie hier auch den nnenwiderstand r Z der Z-Diode (5P)
ETr_SS8_ Diplomprüfung Elektronik SS 8 Seite von 7 Seiten.4 Wie groß ist (bei V = kω) der maximale Laststrom L, wenn durch die Z-Diode mindestens ein max Strom von Z = 4mA fließen muß? Berechnen Sie auch den dazu gehörigen minimalen Lastwiderstand L min (3P) Temperatursensor mit Transistor Mit einem hochwertigen Platinwiderstand Pt als Temperatursensor soll eine Temperatur gemessen werden. m die nur sehr kleinen Spannungsänderungen infolge der Temperaturschwankungen am Widerstand möglichst störungsfrei über eine längere B Leitung übertragen zu können, wird der nebenstehende Transistorverstärker verwendet. Pt Der Platin-Temperatursensor ändert seinen Widerstand nach folgender Beziehung: 3 T C Pt = 5Ω + 3.9 C Weiter sind gegeben : B =.V, V = 95Ω, = 5Ω A V V B Pt A C CE A. Wie groß ist der Platinwiderstand bei den Temperaturen C und C? (P). Berechnen Sie allgemein den Kollektorstrom C in Abhängigkeit von CE, B und A (P)
ETr_SS8_ Diplomprüfung Elektronik SS 8 Seite 3 von 7 Seiten.3 Tragen Sie mit den gegebenen Werten von B und A die Arbeitsgerade in das Ausgangskennlinienfeld des Transistors ein. (P).4 Welche beiden Basis-Emitter-Spannungen stellen sich für die unter. berechneten Widerstände Pt bei den beiden Temperaturen C und C ein? Vernachlässigen Sie bei der Berechnung den Basisstrom! (3P).5 Bestimmen Sie mit Hilfe der Eingangskennlinie die beiden zugehörigen Arbeitspunkte des Transistors und zeichnen Sie diese im Ausgangskennlinienfeld ein. Geben Sie Ausgangsspannungen A (T = C) und A (T = C) für die beiden Temperaturen C und C an. (6P).6 Begründen Sie, ob das Ausgangssignal A (T) linear verläuft bezüglich der Eingangsgröße Temperatur T. (P)
ETr_SS8_ Diplomprüfung Elektronik SS 8 Seite 4 von 7 Seiten 3 Addier-Subtrahierwerk in einem Mikroprozessor Mit dem untenstehenden Addier-Subtrahierwerk soll von der Zahl 3 die Zahl 5 subtrahiert werden. Tragen Sie die logischen Zustände bzw in die Kreise ein. (4P) = = = = ü 3 s ü s 3 ü s ü s 4 Schaltung mit Operationsverstärkern Gegeben ist die folgende Schaltung mit idealen Operationsverstärkern. Die maximale Ausgangsspannung der Operationsverstärker beträgt ± 5 V. Die zeitlichen Verläufe der Ausgangsspannungen u e, u e und u3 der Verstärkerstufen, und sind auf der nächsten Seite dargestellt. kω 3 nf u e kω 5 kω u u kω u e kω u 3 u 4
ETr_SS8_ Diplomprüfung Elektronik SS 8 Seite 5 von 7 Seiten 4. m welche Grundschaltung handelt es sich bei der Stufe? Tragen Sie den Zusammenhang zwischen Ein- und Ausgangssignal in das untenstehende Diagramm ein. (3P) Grundschaltung Stufe /V 4-5 - -5 5 5 /V 3-4. Welche Grundschaltung stellt Verstärkerstufe V dar? (P) 4.3 Wie hängen Ausgangs- und Eingangssignal der Verstärkerstufe miteinander zusammen? Geben Sie den Zusammenhang mit Zahlenwerten an. Welchen Namen hat diese Stufe? (P) 4.4 Betrachten Sie auf der folgenden Seite die Spannungsverläufe u e und u 3. Welche Grundschaltung bringt diesen Zusammenhang hervor und wie lautet allgemein der Zusammenhang zwischen Aus- und Eingangsspannung dieser Stufe? Zeichnen Sie diese Grundschaltung in das echteck und dimensionieren Sie die Schaltelemente. Zur Verfügung stehen Widerstände mit Operationsverstärker. (4P). 5 kω und kω sowie ein idealer 4.5 Zeichnen Sie in die Diagramme auf der nächsten Seite auch die noch fehlenden Spannungen u, u und u 4 ein. Die Ausgangsspannung u hat zum Zeitpunkt t = den Wert Volt. (5P)
ETr_SS8_ Diplomprüfung Elektronik SS 8 Seite 6 von 7 Seiten e V - V 3 4 5 6 7 8 9 e V - V 3 4 5 6 7 8 9 V - V 3 4 5 6 7 8 9 V - V 3 4 5 6 7 8 9 3 V - V 3 4 5 6 7 8 9 4 V 3 4 5 6 7 8 9 - V
ETr_SS8_ Diplomprüfung Elektronik SS 8 Seite 7 von 7 Seiten 5 Analyse einer Digitalschaltung Gegeben sei die folgende Schaltung mit zwei positiv-flankengetriggerten jk-ms-flip-flops: A B Clr & J Q J Q K Q K & Q 5. Vervollständigen Sie im nachfolgende Zeitdiagramm die Signale A, B, und. Die Signale und erleichtern hnen dabei, den Zustand von B zu ermitteln. (8P) A B Clr 5. Tragen Sie in die unterste Zeile des Diagramms die Dualzahl ein, die durch beide Flip-Flops mit A und B dargestellt wird. A hat die Wertigkeit, B die Wertigkeit. (P) Welche Funktion führt diese Schaltung offensichtlich bezüglich seiner zwei Takteingänge aus? (P) Viel Erfolg