Hochschule Kempten      
Fakultät Elektrotechnik      
Elektronik       Fachgebiet Elektronik, Prof. Vollrath      

Elektronik

27 Zusammenfassung Übung

Prof. Dr. Jörg Vollrath


Elektronik




Aufgaben


1.1 RC Schaltung

Gegeben ist folgende Schaltung mit R1 = 20 Ω und C1 = 1 uF.

  1. Bei welcher Frequenz ist die Ausgangsspannung am Kondensator um den Faktor 2 kleiner als die Eingangsspannung?
  2. Wie gross ist die Phasenverschiebung bei dieser Frequenz.
Nun wird eine Rechteckspannung mit einer Frequenz von 4kHz und einer Amplitude von 3V statt der Wechselspannungsquelle angeschlossen
  1. Zeichnen Sie den Spannungsverlauf und Stromverlauf der Schaltung.
  2. Wieviel Energie wird im Kondensator maximal gespeichert?

1.2 RC Schaltung

Gegeben ist folgende Schaltung mit R1 = 20 Ω und C1 = 1 uF.

  1. Bei welcher Frequenz ist die Ausgangsspannung am Kondensator um den Faktor 4 kleiner als die Eingangsspannung?
  2. Wie gross ist die Phasenverschiebung bei dieser Frequenz.
Nun wird eine Rechteckspannung mit einer Frequenz von 4kHz und einer Amplitude von 3V statt der Wechselspannungsquelle angeschlossen
  1. Zeichnen Sie den Spannungsverlauf und Stromverlauf der Schaltung.
  2. Wieviel Energie wird im Kondensator maximal gespeichert?

1.3 RL Schaltung

Gegeben ist folgende Schaltung mit R1 = 20 Ω und L1 = 0.4 mH.

  1. Bei welcher Frequenz ist die Ausgangsspannung an der Spule um den Faktor 2 kleiner als die Eingangsspannung?
  2. Wie gross ist die Phasenverschiebung bei dieser Frequenz.
Nun wird eine Rechteckspannung mit einer Frequenz von 4kHz und einer Amplitude von 3V statt der Wechselspannungsquelle angeschlossen
  1. Zeichnen Sie den Spannungsverlauf und Stromverlauf der Schaltung.
  2. Wieviel Energie wird in der Induktivität maximal gespeichert?

1.4 RL Schaltung (20 Punkte)

Gegeben ist folgende Schaltung mit R1 = 20 Ω und L1 = 0.4 mH.

  1. Bei welcher Frequenz ist die Ausgangsspannung an der Spule um den Faktor 3 kleiner als die Eingangsspannung?
  2. Wie gross ist die Phasenverschiebung bei dieser Frequenz.
Nun wird eine Rechteckspannung mit einer Frequenz von 4kHz und einer Amplitude von 3V statt der Wechselspannungsquelle angeschlossen
  1. Zeichnen Sie den Spannungsverlauf und Stromverlauf der Schaltung.
  2. Wieviel Energie wird in der Induktivität maximal gespeichert?

2.1 Operationsverstärker

Gegeben ist folgende Schaltung mit R1 = 100 kΩ , R2 = 22 kΩ und UB = ± 10V mit folgendem Eingangsspannungsverlauf Vin(t).

  1. In welcher Kopplungsart und welcher Grundschaltung arbeitet der Operationsverstärker?
  2. Welche Spannungswerte Vout0 treten auf?
  3. Berechnen Sie die Schaltschwellen oder die Verstärkung.
  4. Zeichnen Sie Vout0(t) in das Diagramm.

2.2 Operationsverstärker

Gegeben ist folgende Schaltung mit R3 = 100 kΩ , R4 = 22 kΩ und UB = ± 10V mit folgendem Eingangsspannungsverlauf Vin(t).

  1. In welcher Kopplungsart und welcher Grundschaltung arbeitet der Operationsverstärker?
  2. Welche Spannungswerte Vout1 treten auf?
  3. Berechnen Sie die Schaltschwellen oder die Verstärkung.
  4. Zeichnen Sie Vout1(t) in das Diagramm.


2.3 Operationsverstärker

Gegeben ist folgende Schaltung mit R7 = 100 kΩ , R8 = 22 kΩ und UB = ± 10V mit folgendem Eingangsspannungsverlauf Vin(t).

  1. In welcher Kopplungsart und welcher Grundschaltung arbeitet der Operationsverstärker?
  2. Welche Spannungswerte Vout1 treten auf?
  3. Berechnen Sie die Schaltschwellen oder die Verstärkung.
  4. Zeichnen Sie Vout1(t) in das Diagramm.

2.4 Operationsverstärker (10 Punkte)

Gegeben ist folgende Schaltung mit R5 = 100 kΩ , R6 = 22 kΩ und UB = ± 10V mit folgendem Eingangsspannungsverlauf Vin(t).

  1. In welcher Kopplungsart und welcher Grundschaltung arbeitet der Operationsverstärker?
  2. Welche Spannungswerte Vout1 treten auf?
  3. Berechnen Sie die Schaltschwellen oder die Verstärkung.
  4. Zeichnen Sie Vout1(t) in das Diagramm.

3.1 Spannungsverlauf einer Diode

Eine Wechselspannung mit \( \underline{U} = 230 V \) ist über eine ideale Diode mit einem Widerstand \( R_L = 100 \Omega \) verbunden.
  1. Zeichnen Sie den Strom iD(t) für eine ideale Diode.
  2. Berechnen Sie IDrms und IDavg
  3. Wie gross ist die Leistung in RL

3.2 Diodenkennlinie

Sie messen an einer Diode folgende Werte. R1 = 33 Ω

  1. Zeichnen Sie die Strom/Spannungskennlinie der Diode
  2. Linearisieren Sie die Diodenkenlinie und bestimmen Sie aus der Kurve die Werte der Linearisierung.
  3. Wie groß ist die Verlustleistung bei UD = 0.8 V
UR1/VUD/V ID/mA
000
0.010.4360.3
0.0360.6451.09
0.240.767.27
0.420.78212.72
1.170.81435
2.020.83261

3.3 Diodenkennlinie (20 Punkte)

Gegeben ist folgende Schaltung mit der zeitabhängigen Spannung u(t).
R1 = 10 Ω

  1. Berechnen Sie Effektiv- und Mittelwert der Spannung u(t).
  2. Zunächst ist die Diode ideal. Zeichnen Sie den Stromverlauf in das Diagramm.
  3. Berechnen Sie Effektivwert und Mittelwert des Diodenstroms.
Für die reale Diode ist folgende Kennlinie gegeben:

  1. Beschreiben Sie das Durchlassverhalten der Diode in Näherung durch Linearisierung mit UD0 und rD0
  2. Berechnen Sie die Leistung an der Diode.

3.4 Diodenkennlinie

Gegeben ist folgende Schaltung mit der zeitabhängigen Spannung u(t).
uE(t) = 100 V sin ω t
RL = 10 Ω

  1. Zunächst ist die Diode ideal. Zeichnen Sie den Spannungsverlauf am Widerstand in das Diagramm.
  2. Berechnen Sie die mittlere Leistung an dem Widerstand R = 10 Ohm.
  3. Berechnen Sie die mittlere Leistung an der Spannungsquelle.