Elektronik 3

26 Testklausur

Prof. Dr. Jörg Vollrath

24 Übung 3

Video der 25. Vorlesung 19.1.2022

Länge:

0:0:0 Klausur

0:4:15 Linearregler

0:5:40 Linearregler

0:9:9 Verstärkerschaltung

0:12:19 Gegeben: Vin, Nbit

0:15:8 LSBrel, LSB abs

0:15:45 Anzahl Stellen

0:17:44 Spannungsteiler

0:21:2 fCL

0:22:4 Bandbreite

0:22:46 Frequenzgang

0:25:26 R3, C1

0:26:41 5.Bandbreite

0:32:51 Störsignal

0:36:1 f3dB

0:37:13 DC Fehler

0:38:48 IB

0:39:21 Stromquelle

0:44:6 IB(75)

0:47:12 Vout

0:47:51 Widerstandsfehler

0:54:51 gmax=36.7 gmin=35.3

0:57:31 Delta Code

0:57:46 Rauschen

0:59:26 Bandbreitendiskussion

1:1:51 Widerstandsrauschen

1:6:21 UR1rms = 4.78uV

1:9:36 Temperatur C in K

Video der 26. Vorlesung 19.1.2022

Länge:

0:0:0 R2 Effektivwert der Rauschspannung

0:2:36 2. enop

0:4:6 3. inop

0:5:14 Gesamteffektivwert

0:9:40 Buck Konverter

0:13:6 DAC und Operationsverstärker

0:16:21 Anzahl Stellen LSB

0:20:10 SNR

0:22:1 Dimensionierung R4, R2

0:29:31 Bandbreite

0:31:51 C1

0:33:1 6. VoffsetOp

0:36:26 Voffset < LSBabs/5

0:40:8 7. f = 2MHz

0:44:31 PFET Gleichung mit Absolutbeträgen

0:48:1 PFET im Spannungsregler

0:51:26 Digitaltechnik Transistorschaltung

0:55:41 Zustandsmaschine

0:58:1 Zustandstabelle

0:59:21 Zustandsdiagramm

1:3:21 Sum of products

1:7:31 Feedback

Halbleiter und Raumladungszone

Ein Halbleiter ist entsprechend dem Bild mit 3 · 10¹⁸ cm^-3 Bor und 1 · 10¹⁷ cm^-3 Phosphor dotiert.

1.1. Zeichnen Sie das elektrische Schaltbild der Diode und markieren Sie die n- und p-dotierten Gebiete.
1.2. Wie groß ist die Elektronen- und Löcherdichte bei Störstellenerschöpfung in den dotierten Gebieten (n_i=1.5 · 10¹⁰ cm^-3)?
1.3. Wie groß ist der elektrische Widerstand des 3 µm langen n Gebietes. Der Querschnitt beträgt A = 2 µm².
1.4. Berechnen Sie die Sperrschichtweite bei einer Sperrspannung von 0.5 V.
μ_n= 800 cm²V^-1s^-1, μ_p= 80 cm²V^-1s^-1, ε_H = ε_Si · ε₀ = 11.8 · 8.85 · 10^-14 Fcm^-1, e = 1.6 · 10^-19 C; kT/e = 0.025 V; n_i = 1.5 · 10¹⁰cm^-3
(R = 1.17 kΩ, U_D = 0.87 V, d_s = 0.136 µm )

Ladungsträgerdichte, Widerstand Diffusionsspannung und Sperrschichtdicke Raumladungszone, WS2013 Aufgabe 1
Gegeben: Halbleiter

Gesucht:

Ladungsträgerkonzentration
Widerstand
Raumladungszonengröße

Variation:
Man möchte einen Widerstand realisieren.
Welche Geometrie (Länge, Breite, Tiefe) muss der bei gegebener Dotierung haben?
Welche Dotierung ist bei gegebener Geometrie nötig?

Eine Raumladungszone darf eine gewisse Länge nicht überschreiten (Durchbruch). Bei welcher Spannung ist diese Länge erreicht?
Welche Dotierung ist notwendig, dass bei einer Sperrspannung diese Länge nicht überschritten wird.

Datenwandler und Operationsverstärker

Gegeben: Ein 14-Bit DAC mit einer Referenzspannung von 5 V soll eine Sinusspannung von +-10 V bis zu einer maximalen Frequenz von 20kHz (Bandbreite) erzeugen. Die Versorgungsspannung des Operationsverstärkers ist Vp = +12V und Vm = -12V.

WS2021_DAC_pipe.asc

Version 4
SHEET 1 1568 1532
WIRE 912 16 880 16
WIRE 992 16 976 16
WIRE 512 96 480 96
WIRE 512 128 480 128
WIRE 880 128 880 16
WIRE 896 128 880 128
WIRE 992 128 992 16
WIRE 992 128 976 128
WIRE 512 160 480 160
WIRE 512 192 480 192
WIRE 688 192 640 192
WIRE 784 192 688 192
WIRE 880 192 880 128
WIRE 880 192 864 192
WIRE 896 192 880 192
WIRE 992 208 992 128
WIRE 992 208 960 208
WIRE 1040 208 992 208
WIRE 512 224 480 224
WIRE 896 224 880 224
WIRE 512 256 368 256
WIRE 688 256 688 240
WIRE 720 256 688 256
WIRE 880 256 880 224
WIRE 880 256 800 256
WIRE 368 272 368 256
WIRE 512 288 464 288
WIRE 880 288 880 256
WIRE 880 384 880 368
FLAG 368 272 0
FLAG 480 96 CLK
FLAG 464 288 VDD
FLAG 480 128 D0
FLAG 480 160 D3
FLAG 480 192 D8
FLAG 480 224 D13
FLAG 688 192 Vout
FLAG 880 384 0
FLAG 1040 208 Vout1
FLAG 688 240 Vp
SYMBOL 4Bit_DAC_pipe 576 192 R0
SYMATTR InstName X2
SYMBOL OpAmpModel 928 208 R0
SYMATTR InstName X1
SYMBOL res 880 176 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 2
WINDOW 3 32 56 VTop 2
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 10k
SYMBOL res 992 112 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 2
WINDOW 3 32 56 VTop 2
SYMATTR InstName R2
SYMATTR Value 40k
SYMBOL res 816 240 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 2
WINDOW 3 32 56 VTop 2
SYMATTR InstName R3
SYMATTR Value 116.25k
SYMBOL res 896 384 R180
WINDOW 0 36 76 Left 2
WINDOW 3 36 40 Left 2
SYMATTR InstName R4
SYMATTR Value 3.75k
SYMBOL cap 976 0 R90
WINDOW 0 0 32 VBottom 2
WINDOW 3 32 32 VTop 2
SYMATTR InstName C1
SYMATTR Value 200p
TEXT 416 -64 Left 2 !VDD VDD 0 DC 1\nVP VP 0 DC 12\nVAC VAC 0 DC 0.5 AC 1\nVCLK CLK 0 PULSE(0 1 0 1p 1p 5n 10n)
TEXT 904 376 Left 2 !.tran 0 400u 0 1n
TEXT 904 264 Left 2 !.options plotwinsize=0
TEXT 360 368 Left 2 !V21 in1 0 SINE(0.5 0.5 10k)\nV22 in12 0 PULSE(0 1 0 10p 10p 100u 200u)
TEXT 368 424 Left 2 !.include 4bit_adc_pipe.sub\nXX4 CLK in1 VDD D0 D3 D8 D13 RES1 4bit_adc_pipe
TEXT 360 336 Left 2 !;ac dec 10 1 1g
TEXT 480 136 Left 2 ;..
TEXT 480 168 Left 2 ;..
TEXT 480 200 Left 2 ;..
TEXT 712 -48 Left 2 ;Insert VAC node instead of Vout

Geben sie das relative und absolute LSB des DAC an.
Wie groß ist das absolute LSB bei einer Ausgangsspannung von +- 10V.
Welches SNR hat dieser DAC?
R1 = 10kΩ und R3 = 100kΩ Bestimmen Sie R2 und R4 so, dass die gewünschte Ausgangsamplitude von 10V erreicht wird.
Bestimmen Sie C1 für die gewünschte Bandbreite.
Wie groß darf die Eingangsoffsetspannung des Operationsverstärkers sein, ohne das Ausgangssignal zu stören?
Wie groß dürfen Störsignale am Eingang des Operationsverstärkers bei 2 MHz sein ohne das Ausgangssignal zu stören?

$LSB_{rel} = \frac{1}{2^{14}} = 61.035 ppm$

$LSB_{abs} = \frac{5 V}{2^{14}} = 305.176 \mu V$

2.

$LSB_{abs} = \frac{20 V}{2^{14}} = 1.220703 mV$

3. SNR = (6.02 N_Bit + 1.76) dB = 86.04 dB
4. Operationsverstärkerbeschaltung
Herleitung der Formel für die Ausgangsspannung mit Hilfsspannung Vx am positiven und negativen Eingang des Operationsverstärkers.
(1)

$\frac{Vp}{R3 + R4} = \frac{Vx}{R4}$
(2)

$\frac{Vout-Vx}{R1} = - \frac{Vout1-Vx}{R2}$
Einsetzen von Vx von (1) in (2)
(3)

$\frac{Vout}{R1} - \frac{Vp R4}{(R3+R4)R1} = - \frac{Vout1}{R2} + \frac{Vp R4}{R2 (R3+R4)}$
(4)

$Vout1 = R2 \cdot \left( - \frac{Vout}{R1} + \frac{Vp R4}{R3+R4} \frac{R1 + R2}{R1 \cdot R2}\right)$
Vout1max = 10 V
Vout1min = -10 V
Voutmin = 0 V
(5)

$Vout1max = \frac{Vp R4}{R1} \frac{R1 + R2}{R3+R4}$
Voutmax = 5 V
(6)

$Vout1min = R2 \cdot \left( - \frac{Vout}{R1} + \frac{Vp R4}{R1 \cdot R2} \frac{R1 + R2}{R3+R4}\right)$
Einsetzen von (5) in (6)
(7)

$Vout1min = R2 \cdot \left( - \frac{Vout}{R1} + \frac{1}{R2} Vout1max\right)$
Gesucht R2, R4

$Vout1min = - Vout \frac{R2}{R1} + Vout1max$

$R2 = \frac{Vout1max - Vout1min}{Vout} R1 = \frac{10 V - (-10 V)}{5 V} 10 k\Omega = 40 k \Omega$
Unformen von (5) nach R4

$Vout1max \left( R3 + R4 \right) = \frac{Vp R4}{R1} \left(R1 + R2\right)$

$R4 \left( Vout1max - \frac{Vp}{R1} \left(R1 + R2 \right)\right) = - Vout1max \cdot R3$

$R4 = \frac{Vout1max \cdot R3}{ \frac{Vp}{R1} \left(R1 + R2 \right) - Vout1max}$

$R4 = \frac{10 V \cdot 100 k\Omega}{\frac{12 V}{10 k\Omega} \left(10 k\Omega + 40 k \Omega \right) - 10 V} = 20 k\Omega$
5. Übertragungsfunktion AC

$f_{3dB} = \frac{1}{2 \pi R2 C1}$

$C1 = \frac{1}{2 \pi R2 f_{3dB}} = 199 pF$
6. Eingangsoffsetspannung Operationsverstärker
V_offsetOp < 0.5 LSB_abs = 152.5 µV
7. Maximalspannung von 2 MHz Signalen
Annahme: Operationsverstärker GBW > v_u f_3dB
Der Operationsverstärker hat noch genügend Verstärkung.
R2C1 Glied hat eine Dämpfung von -20dB/dek.
V_signal = 100 * V_offsetOp = 15.25 mV

Rauschen

Rauschen_OpAmp_01.asc

Version 4
SHEET 1 880 680
WIRE 208 32 176 32
WIRE 304 32 288 32
WIRE 80 112 -16 112
WIRE 176 112 176 32
WIRE 176 112 80 112
WIRE 208 112 176 112
WIRE -16 128 -16 112
WIRE 304 128 304 32
WIRE 304 128 272 128
WIRE 352 128 304 128
WIRE 80 144 80 112
WIRE 208 144 176 144
WIRE 176 160 176 144
WIRE -16 224 -16 208
WIRE 0 224 -16 224
WIRE 80 224 0 224
WIRE 0 240 0 224
WIRE 0 0 0 0
FLAG 176 160 0
FLAG 352 128 Vout
FLAG 0 240 0
SYMBOL OpAmpModel 240 128 R0
WINDOW 0 12 -24 Left 2
SYMATTR InstName X1
SYMBOL res 304 16 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 2
WINDOW 3 32 56 VTop 2
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 2Meg
SYMBOL current -16 208 R180
WINDOW 0 24 80 Left 2
WINDOW 3 24 0 Left 2
SYMATTR InstName I1
SYMATTR Value 2p
SYMBOL res 64 128 R0
SYMATTR InstName R2
SYMATTR Value 400k
TEXT 96 272 Left 2 !Vbias Vbias 0 SINE (-5.1 -1 4k)
TEXT -24 272 Left 2 !.tran 1m

Der Strom einer Stromquelle wird mit einem Operationsverstärker in eine Ausgangsspannung bei einer Temperatur von T = 60°C verstärkt.
Die Stromquelle hat einen Innenwiderstand von R2 = 400 kΩ. Der Operationsverstärker hat eine Eingangsstromrauschen von

$i_{eop} = 3 \frac{pA}{\sqrt{Hz}}$ . Die Bandbreite des Operationsverstärkers beträgt 1 MHz.
R1 = 1 MΩ
(k = 1.38 · 10-23 J/K)

Bestimmen sie die Ausgangsspannung bei einem Photostrom I1 = 20 nA.
Berechnen Sie den Beitrag der einzelnen Rauschquellen am Ausgang.
Wie groß ist die äquivalente Ausgangsrauschspannungsquelle?
Welchen peak to peak Wert der Ausgangsrauschspannung erwarten Sie?
Wie groß ist die äquivalente Eingangsrauschspannungsquelle?
Wie groß ist die äquivalente Eingangsrauschstromquelle?

$Vout = - I_{out} \cdot R2 \cdot \frac{R1}{R2} = - I_{out} \cdot R1 = 20 mV$

Rauschquellen:
Widerstände R2 = 400 kΩ, R1 = 1 MΩ, Eingangsstromrauschen

$i_{eop} = 3 \frac{pA}{\sqrt{Hz}}$ .

$V_{rR,rms} = \sqrt{4 \cdot k \cdot T \cdot R \cdot df}$
Bandbreite df:

$\sqrt{\frac{\pi}{2}} = 1.25$

$df = GBW \frac{\pi}{2} = 1.57 MHz$

$V_{rR2,rms} = |vu| \cdot \sqrt{4 \cdot k \cdot T \cdot R2 \cdot df} = \frac{R1}{R2} \cdot \sqrt{4 \cdot k \cdot T \cdot R2 \cdot df} = 269 \mu V$

$V_{rR1,rms} = \sqrt{4 \cdot k \cdot T \cdot R1 \cdot df} = 170 \mu V$

$V_{ieop,rms} = i_{eop} \cdot \sqrt{df} \cdot R1 = 3.76 mV$

$V_{out,rms} = \sqrt{ V_{rR2,rms}^2 + V_{rR1,rms}^2 + V_{ieop,rms}^2} = 3.76 mV$

$V_{pp} = 6.6 \cdot V_{out,rms} = 24.8 mV$

$V_{in,rms} = \frac{V_{out,rms}}{v_u} = \frac{V_{out,rms}}{\frac{R1+R2}{R2}} = \frac{V_{out,rms} \cdot R2}{R1+R2} = 0.286 V_{out,rms} = 1.07 mV$

$I_{in,rms} = \frac{V_{out,rms}}{R1} = 3.76 nA$

$I_{in,pp} = 6.6 \cdot I_{in,rms} = 24.82 nA$

Typische Aufgaben

Gegeben: Eine Operationsverstärkerschaltung ist gegeben.

Invertierend, nicht invertierend
Beschaltet mit R,C
Eingangsrauschspannung, Eingangsrauschstrom, Widerstandsrauschen

Gesucht:

Bandbreite
Einzelne Beiträge zur Ausgangsrauschspanung
Gesamtrauschspannung

Digitaltechnik, Transistorschaltung

Gegeben ist folgende digitale Transistorschaltung erstellen Sie die Wahrheitstabelle. Zeichnen Sie das Zeitverhalten von V(Y) in das Diagramm ein.

Ueb0105A.asc

Version 4
SHEET 1 1156 680
WIRE 320 -48 272 -48
WIRE 448 -48 320 -48
WIRE 480 -48 448 -48
WIRE 496 -48 480 -48
WIRE 320 0 320 -48
WIRE 320 0 272 0
WIRE 480 0 480 -48
WIRE 480 0 448 0
WIRE 192 32 112 32
WIRE 224 32 192 32
WIRE 400 32 384 32
WIRE 272 64 272 48
WIRE 320 64 272 64
WIRE 320 112 320 64
WIRE 320 112 272 112
WIRE 208 144 128 144
WIRE 224 144 208 144
WIRE 384 160 384 32
WIRE 384 160 288 160
WIRE 208 176 208 144
WIRE 416 176 208 176
WIRE 272 192 272 160
WIRE 352 192 272 192
WIRE 448 192 448 48
WIRE 448 192 352 192
WIRE 528 192 448 192
WIRE 368 240 352 240
WIRE 288 272 288 160
WIRE 288 272 128 272
WIRE 304 272 288 272
WIRE 352 288 272 288
WIRE 496 288 352 288
WIRE 368 336 368 240
WIRE 368 336 272 336
WIRE 528 336 496 336
WIRE 192 368 192 32
WIRE 224 368 192 368
WIRE 416 368 416 176
WIRE 448 368 416 368
WIRE 336 384 272 384
WIRE 368 384 368 336
WIRE 368 384 336 384
WIRE 496 384 368 384
WIRE 528 384 528 336
WIRE 528 384 496 384
WIRE 336 400 336 384
FLAG 336 400 0
FLAG 272 -48 VDD
FLAG 528 192 Y
IOPIN 528 192 Out
FLAG 112 32 A
IOPIN 112 32 In
FLAG 128 272 B
IOPIN 128 272 In
FLAG 128 144 C
IOPIN 128 144 In
SYMBOL nmos4 224 288 R0
SYMATTR InstName M1
SYMATTR Value N
SYMATTR Value2 l=0.05u w=0.1u
SYMBOL nmos4 304 192 R0
SYMATTR InstName M2
SYMATTR Value N
SYMATTR Value2 l=0.05u w=0.1u
SYMBOL pmos4 400 -48 R0
SYMATTR InstName M3
SYMATTR Value P
SYMATTR Value2 l=0.05u w=0.1u
SYMBOL pmos4 224 -48 R0
SYMATTR InstName M4
SYMATTR Value P
SYMATTR Value2 l=0.05u w=0.10u
SYMBOL pmos4 224 64 R0
SYMATTR InstName M5
SYMATTR Value P
SYMATTR Value2 l=0.05u w=0.1u
SYMBOL nmos4 448 288 R0
SYMATTR InstName M6
SYMATTR Value N
SYMATTR Value2 l=0.05u w=0.1u
TEXT 584 -40 Left 2 !VDD VDD 0 DC 1\n;VX1 A 0 PULSE(1 0 0 5n 5n 95n 200n)\n;VX2 B 0 PULSE(1 0 0 5n 5n 195n 400n)\n;VX3 C 0 PULSE(1 0 0 5n 5n 395n 800n)\nVY1 A 0 PULSE(1 0 0 5n 5n 95n 200n)\nVY2 B 0 PULSE(1 0 150n 5n 5n 195n 400n)\nVY3 C 0 PULSE(1 0 50n 5n 5n 395n 800n)\nVX4 X4 0 PULSE(1 0 300n 5n 5n 795n 1600n)\n.tran 800n
TEXT 72 448 Left 2 !.include cmosedu_models.txt

AOI Schaltung
Gegeben: Eine digitale CMOS Schaltung

Zeitabhängige Eingangssignale
Verzögerungszeit

Gesucht:

Wahrheitstabelle
Zeitverhalten

Digitaltechnik, Zustandsmaschine

Bestimmen Sie die logischen Gleichungen:

Q0_n+1=
Q1_n+1=

Erstellen Sie die Zustandstabelle

Zeichnen Sie das Zustandsdiagramm.

SS2013_Aufgabe_04.asc

Version 4
SHEET 1 1044 932
WIRE -112 -96 -160 -96
WIRE 336 -96 -112 -96
WIRE -16 -80 -64 -80
WIRE 320 -80 -16 -80
WIRE -160 -64 -160 -96
WIRE -64 -64 -64 -80
WIRE 176 48 128 48
WIRE 320 48 320 -80
WIRE 320 48 304 48
WIRE 368 48 320 48
WIRE 176 80 144 80
WIRE -64 96 -64 -16
WIRE 0 96 -64 96
WIRE 64 112 48 112
WIRE 176 112 64 112
WIRE -112 128 -112 -96
WIRE 0 128 -112 128
WIRE 176 144 160 144
WIRE 128 224 128 48
WIRE 176 224 128 224
WIRE 336 224 336 -96
WIRE 336 224 304 224
WIRE 368 224 336 224
WIRE 144 256 144 80
WIRE 176 256 144 256
WIRE -64 272 -64 96
WIRE 0 272 -64 272
WIRE 64 288 48 288
WIRE 176 288 64 288
WIRE -160 304 -160 -16
WIRE 0 304 -160 304
WIRE 160 320 160 144
WIRE 176 320 160 320
WIRE -160 368 -160 304
WIRE -112 368 -112 128
WIRE -64 368 -64 272
WIRE -16 368 -16 -80
WIRE 128 400 128 224
WIRE 128 400 32 400
WIRE 144 432 144 256
WIRE 144 432 32 432
WIRE 160 464 160 320
WIRE 160 464 32 464
FLAG 368 48 Q0
IOPIN 368 48 Out
FLAG 368 224 Q1
IOPIN 368 224 Out
FLAG 32 432 CLK
IOPIN 32 432 In
FLAG 32 400 CE
IOPIN 32 400 In
FLAG 64 112 D0
FLAG 64 288 D1
FLAG 32 464 RSTb
IOPIN 32 464 In
SYMBOL NOT -160 -32 R90
SYMATTR InstName X7
SYMBOL NOT -64 -32 R90
SYMATTR InstName X8
SYMBOL AND2 32 112 R0
SYMATTR InstName X3
SYMBOL AND2 32 288 R0
SYMATTR InstName X4
SYMBOL DFF_CE 240 96 R0
SYMATTR InstName X1
SYMBOL DFF_CE 240 272 R0
SYMATTR InstName X2
TEXT 432 264 Left 2 !.global VDD\n.option TEMP 90\n.param CDL=1f\nVDD VDD 0 DC 1\n.include cmosedu_models.txt\n.tran 0 2000n
TEXT 440 -152 Left 2 ;Q0 = /Q0*Q1\nQ1 = /Q0*/Q1\n \n     n          n+1\nQ1 Q0  Q1  Q0\n 0   0     1      0\n 0   1     0      0\n 1   0     0      1\n 1   1     0      0
TEXT 376 168 Left 2 !.ic v(q0)=1 v(q1)=1 v(d0)=1 v(d1)=1
TEXT -128 -184 Left 2 !V1 CLK 0 PULSE(0 1 100n 1n 1n 99n 200n)\nV2 RSTb 0 PULSE(1 0 1200n 1n 1n 249n 2000n)\nV3 CE 0 PULSE(0 1 0n 1n 1n 1998n 2000n)

Schaltplan
Zustandstabelle

Gesucht:

Zustandstabelle
Zustandsdiagramm
Verdrahtung

Entweder ein Schaltplan ist gegeben oder eine Zustandstabelle

Spannungsversorgung

Es soll ein Buckkonverter entworfen werden der eine Eingangsspannung von Vin = 12 V auf Vout = 9 V regelt. Die Last benötigt einen Strom von 300 mA. Der Spulenminimalstrom soll mindestens halb so gross sein wie der Laststrom. Der Schaltregler wird mit einer Frequenz von 250 kHz betrieben. Die Ausgangsspannung soll eine maximale Welligkeit von 100mV haben.

SpgRegler_02.asc

Version 4
SHEET 1 1276 680
WIRE 96 48 48 48
WIRE 48 112 48 48
WIRE 48 112 -64 112
WIRE 96 112 96 48
WIRE 176 112 144 112
WIRE 192 112 176 112
WIRE 208 112 192 112
WIRE 352 112 288 112
WIRE 432 112 352 112
WIRE 448 112 432 112
WIRE 432 160 432 112
WIRE 128 192 128 160
WIRE 128 192 80 192
WIRE 192 208 192 112
WIRE 352 208 352 112
WIRE 192 288 192 272
WIRE 352 288 352 272
WIRE 432 288 432 240
FLAG 80 192 VCLK
FLAG 352 288 0
FLAG 432 288 0
FLAG 448 112 Vout
FLAG 192 288 0
FLAG -64 112 Vin
FLAG 176 112 V1
SYMBOL pmos4 48 160 R270
SYMATTR InstName M2
SYMATTR Value IRF9530
SYMBOL ind 192 128 R270
WINDOW 0 32 56 VTop 2
WINDOW 3 5 56 VBottom 2
SYMATTR InstName L1
SYMATTR Value 30�
SYMBOL cap 336 208 R0
SYMATTR InstName C2
SYMATTR Value 1.5�
SYMBOL res 416 144 R0
SYMATTR InstName RL
SYMATTR Value 30
SYMBOL schottky 176 272 M180
WINDOW 0 26 64 Left 2
WINDOW 3 24 0 Left 2
SYMATTR InstName D2
SYMATTR Value B520C
SYMATTR Description Diode
SYMATTR Type diode
TEXT -88 -104 Left 2 !.model IRF9530  PMOS(Level=3 Gamma=0 Delta=0 Eta=0 Theta=0 Kappa=0.2 Vmax=0 Xj=0\n+Tox=100n Uo=300 Phi=.6 Rs=.1576 Kp=10.57u W=1.4 L=2u Vto=-3.745\n+ Rd=66.13m Rds=444.4K Cbd=1.249n Pb=.8 Mj=.5 Fc=.5 Cgso=1.578n\n+ Cgdo=115.5p Rg=3.519 Is=2.938E-18 N=2 Tt=290n)
TEXT 520 288 Left 2 !.tran 0 3999u 3989u
TEXT 520 232 Left 2 !.include AD820B.spi
TEXT 528 16 Left 2 !VCLK1 VCLK1 0 PULSE(12 0 0 0.1u 0.1u 3.25u 4u)\nVCLK2 VCLK 0 PULSE(12 0 0 10n 10n 2.99u 4u)\nVCLK1b VCLKb 0 PULSE(0 12 0 10n 10n 2.99u 4u)\nVIn VIN 0 DC 12\nVin1 Vin1 0 DC 12\nVref Vref 0 DC 1
TEXT -24 88 Left 2 ;Iin
TEXT 320 88 Left 2 ;IL1
TEXT 416 88 Left 2 ;Iout
TEXT 304 192 Left 2 ;IC2
TEXT 528 192 Left 2 !;ac dec 10 1 1G
LINE Normal -16 112 -32 96
LINE Normal -32 128 -16 112
LINE Normal 320 112 304 96
LINE Normal 304 128 320 112
LINE Normal 352 176 368 160
LINE Normal 336 160 352 176
LINE Normal 416 112 400 96
LINE Normal 400 128 416 112

1. Bestimmen Sie den Dutycycle für einen CCM Betrieb.
2. Bestimmen Sie die Induktivität für den CCM Betrieb.
3. Dimensionieren Sie die Kapazität C2 für die Welligkeit
4. Wie gross ist der mittlere Eingangsstrom?
5. Skizzieren Sie den Stromverlauf durch die Spule I(L1) und den Widerstand I(RL)?

Gegeben:

Längsregler, Schaltregler
Vin, Vout, Iout

Gesucht:

Wirkungsgrad η = Pout / Pin
Leistung am Transistor
Line Regulation LiR =dVout/dVin, LoR=dVout/dIout
Welligkeit

Zusammenfassung

Fragen
Klausur
Feedback, Evaluation

Viel Erfolg!

Q1n	Q0n	Q1n+1	Q0n+1
0	0	1	0
0	1	0	0
1	0	0	1
1	1	0	0

2023 26 DAC Elektronik 3 Prof. Dr. Joerg Vollrath

Elektronik 3

26 Testklausur

Prof. Dr. Jörg Vollrath

Video der 25. Vorlesung 19.1.2022

Video der 26. Vorlesung 19.1.2022

Halbleiter und Raumladungszone

Datenwandler und Operationsverstärker

Rauschen

Typische Aufgaben

Digitaltechnik, Transistorschaltung

Digitaltechnik, Zustandsmaschine

Spannungsversorgung

Zusammenfassung