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308
Lösungen der Übungen
ITJ L'. 1-1
0,' mA
I 0,3
0,2
0, 1
o
/ 1:7
L l--o 2
Rso=30k3
1/ V l--l--P
R](}= IOOkfl
6 8 V 10 u-
1. V-I-Kennlinie für R = 5 kn verläuft zwischen den Punkten OV; Oj.lA und 0.4V; 80j.lA
2. Vp = 0,34 V I p = 70j.lA
L'.1-3
t ~OO 80 t mV j.lA
UL 300 ~---,Q...-"":':'-h..c.......:.!~ 60 IK
200 ~+---+--7L-~----~ ~O
100~-~~---~--~ 20
800lK
el-4
Die Strom leitung im PN-übergang ist bipolar. Elektronen aus der N-Zone und Löcher' aus der P-Zone fließen als Majoritätsträger in die jeweils andere Schicht und rekombinieren dort_ Die Stromrichtung in den Zuleitungen ist gleich der Löcherstromrichtung.
Die Stromleitung in Halbleiterkanälen ist unipolar. Im N-Kanal fließen nur Elektronen; im P-Kanal nur Löcher.
Diode: VS, IR Sperrschicht-FET : IDSS, Vp Isolierschicht-FET: VT (bei Anreicherungstyp) Fotoelement: V u IK
Temperatur: Widerstandsabnahme bei Temperaturerhöhung
Beleuchtung: Widerstandsabnahme bei Lichteinstrahlung
Dotierung
e 1-7
Die Vorzeichen ergeben sich durch die Verwendung von Zählpfeilen. Positive Vorzeichen bedeuten übereinstimmung der tatsächlichen Spannungsbzw_ Stromrichtung mit der Zählpfeilrichtung.
L'.1-8
Stationär heißt gleichbleibend_ Bei eigenerwärmten Heißleitern gibt es flüchtige V-I-Werte, die im Augenblick einer Schalthandlung auftreten, dann jedoch "weglaufen" und übergehen in die gleichbleibende, d. h. stationäre V-I-Werte. Die Verbindungslinie vieler stationärer V-I-Wertepaare ergibt die stationäre V-I-Kennlinie. Zur Erläuterung könnten an diese Kennlinie die zugehörigen BetriebsTemperaturwerte angetragen werden.
Eigenerwärmte Heißleiter haben einen negativ differentiellen Widerstand. Selbstzerstörung.
L'.1-10
Sperrschichten haben eine Kapazität_ Je größer die Sperrspannung, desto breiter die Verarmungszone (0= Dielektrikum), je geringer die Kapazität. Die Auf- und Entladung von Kapazitäten erfordert Zeit, die sich als Schaltzeiten bemerkbar machen.
Lösungen der übungen
62-1
a) UFnimmt ab, wenn/F = konst.
b) IF steigt, wenn UF = konst.
... 2-2
1. 50
mA
I '0
30
20
10
~ --~ ~ ~ '-...... 1 l):1 -........... ~ 11 '" o
o 2 V 3 U-
2. UD = 0,75 V
UR= 1,75V
I = 17,5 mA
3. UD = 0,8 V
UR = 2,2 V
I = 22 mA
Differentieller Widerstand
~U 0,8V-0,75V rF = AI = 22 mA _ 17,5 mA = 11 51
4. UBat = UD + I R
... 2-3
2,5 V= 0,75 V + 17,5 mA·100 51 3,0 V = 0,8 V + 22 mA· 100 51
~UA 1. Dioden sperrenA = -U = 1
~ E
Ri 1 2. Dioden leiten A = -- = -
R + Ri 3
Bei ~UE = 14VI - 12.5VI = 1.5 V
wird ~UA = A '~UE = 0,5 V
3. 3 V
UA 2
-2
- 3
309
6 2-4
5152 H1 H2
o 0 o
dunkel dunkel dunkel hell
o ,: Schalter geöffnet 1 ,: Schalter geschlossen
1 0 hell dunkel hell hell
Zwei U-I·Messungen bei in Durchlaßrichtung ge· polter Diode, z. B. bei IF1 = IN (Nennstrom) und IF2 = 0,5 IN. Differenzbildung bei den gemessenen Strömen und Spannungen
UF1 - UF2 ~U
r F =/F1- / F2 ~I
6 2-6
Diode sperrt: R = R 1 = 1 k 51
Diode leitet:
2
- 2 - I R, - I =lk52
62-7
~
V
-2
R, /IR, = O,5k52
I V 2 U-
UA 2 u.
u._
~
310
62-8
Graphische Lösung
R. = UL = 1,5 V = 30 n I IK SOmA
Rges = 30 n + 20 n = 50 n
50 mA
1 30
10 o I--+---,........::::.,..~
o V 2 u-
1= 17 mA
Rechnerische Lösung
t:.U 1 V-0,5 V rF = t:.I = 50 mA _ 0 = 10 n
UL - Us IF= =16,7mA
Ri+ 20n +rF
Die Diode wird in Durchlaßrichtung mit Konstantstrom gespeist und der Temperatur ausgesetzt. Die Durchlaßspannung vermindert sich um '" 2 mV (c.
e 3-1
Di e Ausgangsspannung eines Spannungsteilers ist
R2 U - UE ---==----A - R1 + R2
Jede Eingangsspannungsänderung führt zu einer Ausgangsspannungsänderung
R2 t:.UA = t:.UE R1 + R2
Es ist also die relative Ausgangsspannungsänderung gleich der relativen Eingangsspannungs
änderung
t:.UA t:.UE
UA -UE Ei n Spannungstei ler - gleichgültig wie niederohmig - hat bezogen auf eine Eingangsspannungsänderung keine Stabilisierungswirkung.
Lösungen der Übungen
e3-2
Grundsätzlich kann jede Kennlinie in den I. Quadranten verlegt werden. Dazu muß man die Zählpfeile so festsetzen, daß sich für die tatsächlichen Spannungen und Ströme positive Zahlenwerte - also gleiche Richtungen - ergeben.
Es ist also auch folgende Darstellung der Z-Kennlinie möglich:
"'3-3
1.
2.
-10
~+---+--II---N4--+-'>",Po.l - 15
-20
-2~-Iz L-~-L~~-LL-~-L~_30
3. Bei einer idealisierten Knick-Kennlinie wäre bei Vergrößerung des Vorwiderstandes ein höherer Glättungsfaktor erreichbar (Schnitt
punkte liegen enger beisammen, also kleineres
t:.UZ)·
Beim realen Verlauf der Kennlinie erhält man jedoch eine Verschlechterung der Stabilisierung, da bei UE = 10 V und RV = 1 kn der Kennlinienknick errei cht ist.
Der rechnerisch bestimmbare Glättungsfaktor kann durch Vergrößerung von RV nur erhöht werden, wenn auch der Betrag der unstabilisierten Eingangsspannung UE größer gewählt werden kann.
6 3-4
Z-Diode über einen Vorwiderstand (1 kn) an Gleichspannung legen (Kathode an Plus). Gleichspannung von Null erhöhen und Uz messen. Bei Erreichen der Zenerspannung muß die Ausgangsspannung konstant bleiben, während die Eingangsspannung erhöht wird.
Lösungen der Übungen
1'>3-5
-' "-
8 =/ ", ,/ '" v ' " Uz ~
o -1-
1'> 3-6
I = Ptot = 250 mW = 40 mA Zmax Uz 6,2 V
IZmin = 0,1 IZ max = 4 mA
I Z = 10 mA für kleinste Eingangsspannung 9 V gewählt
UE - Uz 9 V - 6 2 V RV= IZ = 10";A 280n
Kontrolle für UE = 15 V
UE - Uz 15 V - 6,2 V IZ = RV 280 n = 31,5 mA,
also zul ässig, da I Z < I Z max
1'>3-7
a) Beim Abschalten induktiver Stromkreise entsteht eine Selbstinduktionsspannung, die der Stromänderung entgegengerichtet ist. Die Z-Diode begrenzt die Abschaltspannung auf ca. + 1 2 V gegen Masse.
b)
3-8
15lt V " " u 10
5
o I
a)
Spannung an Lastwiderstand
b)
U = IR = 12 mA . 500 n = 6 V
a) Z 8.2 hat keine Wirkung, da 6 V < Uz
+
10,7v
4-".3 V
b) Z 4.7 bewirkt Begrenzung der Spannung am Lastwiderstand, da 6 V > UZ-
... 3-9
a) Quellenspannung der Spannungsquelle
Uq = I(R a + Rj}, Leistungsanpassung
Uq = 12 mA (500 n + 500 n) = 12 V
311
Die resultierende U-I-Kennlinie der Parallelschaltung aus Ra und Z-Diode erhält man durch Addition der Teilströme für einzelne Spannungswerte. Die Widerstandsgerade des Innenwiderstandes verläuft zwischen den Punkten
Leerlauf: Uq =12V,I=0
Kurzschluß: U = 0, 12V
Ik = 500 n = 24 mA
Ergebnis IRi"'15mA
- 12 V -10 -8 -6 -2 0 0
~ I1 I V KennlInie V
I I ~ R.,soon W,de".stand.$!J~'o - . \
/ de R, ::50on ~ 4- I",_ konst
I ------... 1'---. 1 I K.nn'tn lf~ dt! f' Kennl1m, der--Z - D,ode - Porallel$cltoltung_
I RiliZi I I-I,
b) Ersatzquelle für Spannungsteiler
Uq = UL = 6 V
RiRa Ri' = ---= 250 n
Ri + Ra
ErgebnisIZ '" 6 mA
-8 V -6 -4 -Ur
"" fT I -2
.,..... q- Zilnerstrom
o
1./-=6mA
'" - 10
R:' lson
'" I I
Strom kontrolle :
4,7 V ""--= 9mA
0,5 kn
IRi = IZ + IRa
15 mA = 6 mA + 9 mA
1'> 3-10
"" - Ir
a) G=Rv+rZ =1510n=151 r z 10 n
-20
mA
-30
C.UE ± 1 V b) C.UA = -- = - - = + 6 6 mV G 151 ~,
- 10
-20
mA
-30
312
6 4-1
uGS = Up (1 - V~~SS); Werte aus Bild 4-4
( ~,5mA) UGS = - 6 V 1 - -- = - 2 1 V 18 mA '
6 4-2
IUGSI 3V JD = 7i:S= 270n = 11,1 mA
UA = UBat - UDSmin - URS
U A = 20 V - 6 V - 3 V = 11 V
UA R =
a JD 11V
11,1 mA '" 1 kn
64-3
UGS = Up (1 _ -. fiD ) V IDss UGS = - 6 V (1 - -V 3 mA ) = - 3 5 V
18 mA '
lUDI 3 ,5 V RS = - - =-- = 1,2 kn
JD 3 mA
64-4
RS wird kleiner,ID nimmt zu.
Bei RS = 0 wird JD = JDSS.
a) Die Stromquelle ersetzt den an dieser Stelle üblichen Vorwiderstand RV. Die Stabilisie· rungsforderung lautet J RV = konst. Die Kon· stantstromquelle kann diese Stabilisierungsforderung besser erfüllen als der Vorwiderstand.
b) UE = Uz + Ui mit 6 V< Ui < 20 V
UE = 12 V ... 26 V
[TI • 5-1
Im Widerstandsmodell des Verstärkers hat der Innenwiderstand veränderliche Werte, durch seine Widerstandsänderung soll im Ausgangskreis die Stromänderung erzeugt werden.
Im Signalmodell des Verstärkers hat der Innenwiderstand einen konstanten Wert. Der Signal strom wird in einer dafür angegebenen Quelle erzeugt.
Lösungen der Übungen
6 5-2
.20V .22V -/8V .20V
.o.,~ '2.,~ .,.3~ "'~ OV .2V .2V OV
0) b) c) d)
65-3
Wie Bild 5·15, jedoch mit umgepolter Diode und Vorzeichenwechsel: -Je, - UeE, - UBE
6 5-4
Je 6 mA B =- = ---= 100
JB 60 J1.A
6 5-5
5= l!.Je ",4'40 mA =160 mA l!.UBE V V
6 5-6 > Ul==l,4V
6 5-7
Widerstand R q wird praktisch kurzgeschlossen. Transistor erhält weniger Basisstrom , Kollektor· strom nimmt ab. Ausgangssignal ähnlich wie in Bild 5·20 .
Ä5-8
1.
R,
c[fH Gle ichstrom - Wechselstrom -
Ersatzschaitung
2. Leerlaufspannung
R UL = UB --q- = 3 5 V
RV + Rq ,
Innenwiderstand
RvR q Ri = R R = 8,2 k n
V + q
Basis·Gleichstrom
UL - UBE JB = ---=-
Ri
3,5 V - 0,8 V - ---;8'""",00"27k--::n:--- = 0,33 m A
Lösungen der übungen
3. Basis-Signalstrom
Rp = RvllRqll 'BE = 1,6 kn
Ll. 5-9
• U 1 V I =Rges =5kn+1,6kn=0,152mA
• .Rp 'b = , - = 0,122 mA
'BE
RV wird größer, UBE und IB nehmen ab, Kollektorstrom geht auf kleineren Wert.
1. Iq = mlB = 10'127 ~A = 1,27 mA
2 Rq=UBE=~=055kn I q 1,27 mA
URV UBat - UBE 17,3 V RV=7V= Iq+/B =1,4mA=12,4kn
Ll. 5-11
a) - UCE = 4 V
-URC= 8 V
- IC = 2 mA
-1-____ 15 pA
2 L-~c__---IO pA
5 10 V 15 -L.\:c-
b) S = 40 m: je 1 mA Kollektorstrom
mA V Vu = - S R c = - 80 V- 4 mA = - 320
U~ _ 0,8 V _ Ra a) ua - -----,-v - Ra + Ri
0,8Ra+0,8Ri= Ra
b) I c
0,2 Ra R -.=--=25kn",Rc
0,8 '
UBat - UCE 5 V RC =2,5kn=2mA
Ua mA =-;::- "'-SRC=-80--2,5 kn=-200
ube V
Ua _ 0,5 V ube = - - -- = - 2,5 mV
Vu -200
313
Ll. 5-13
a) UBat = URC + UCE + UE 16V=7,5V+7V+1,5V mitUE"'2UBE
URC 7,5 V RC = Ic = 5 mA = 1,5 kn
UE 1,5 V RE = Ic '" 5 mA = 0,3 kn
I q = 10 · /B = 180~A
Iv=/B+/q=198~A
R =UBE+/ERE= 2,2V =12kn q I q 0,18 mA
UBat - UBE -/ERE Rv = = 70 kn
Iv
mA b) Vu = -SRc = - 200 v -1,5 kn = - 300
Rc c) v~ '" -- = - 5
RE
.5-14
Der Kollektor-Gleichstrom erhöht sich fast nicht, da der Transistor eine Stromquell eist_
.5-15
Temperatureinflüsse und Exemplarstreuungen können zur Arbeitspunktverlagerung führen_ Dadurch wird vor allem die Aussteuerbarkeit ei ner Signalspannung beeinträchtigt_
Ll. 5-16
I c =BIB=80-0,05mA=4mA
UBat = URC + UCE + URE
20V =lc Rc +9V+/E-0,2Rc 20 V- 9 V
Rc = 1,21c = 2,3 kn (/E "'/e)
RE = 0,2 Rc = 460 n
= 5/B = 0,25 mA
UBE+/ERE 0,7V+1,8V I q = 0,25mA =10kn
UBat - UBE -/E RE I I = 58 kn
q + B
Ll. 5-17
Ua = uce = r Ra = 1 mA - 2 kn = 2 V
mA Vu =-SRC=-75 y -3,3kn
Vu ,,- 248 (unbelastet)
mA Vu =-S(RCIIRL)=-75 y -1,25kn
314
Vu = - 94 (belastet)
uce
Ube
= uce = ~ = 21 mV Ivul 94
[Gen ube
'be 11 47 kn 11 10 kn = 24, 7 jJ.A
L15-18
a) Fehlerhafter Arbeitspunkt durch zu großen Kollektor-Gleichstrom le- Herabsetzen von I c durch Vergrößern von RV des Basis-Spannungsteilers.
b) f = .!... = = 125 Hz T 4 cm- 2 ms
cm
Ua = 1,3 cm- 2 c"m = 2,6 V
_ V ue = 1,3 cm - 0,1 cm = 0,13 V
ua Vu = -;:- = - 20
ue
L15-19
a) le = BIB = 4 mA
7cmax = 4 mA
uamax= 4 mA- 2 kn = 8 V
b) uamax= [cmax (RcIlR a) = 4,5 V
R R - 4,5 V - 1 13 eil a - 4 mA -, kn
Ra = 2,6 kn
Ua R1 + R2+5 kn v~max=ue=10= R2
10 R2 = R1 + R2 + 5 kn
I 9 R2 = R1 + 5 kn
ua R1 + R2 + 5 kn V~min=Ue=2= R2+ 5kn
2 R2 + 10 kn = R1 + R2 + 5 kn
11 R2 = R1 - 5 kn
I- II8R2=10kn
III R2=1,25kn
III in 11 R1 = 6,25 kn
Lösungen der übungen
L16-2
UE - UGK I = R = 1 mA
UE 5 V Rges = IE = 1 mA = 5 kn
RGK = Rges-R = + 4 kn
JE
.I.!,I R:lkfl
5VT juc " r ~~V
IR = IE -/GK = 5 mA - 2 mA = 3 mA
U = IR R = 3 mA -1 kn = 3 V
U 3 V Rges = IE = 5 mA = 0,6 kn
RGK = Rges - R = - 0,4 kn
L16-4
a) Vu = 97 dB e- j45°
b) Lösung durch Berechnung Verstärkung Vu - Bandbreite ~ f = konst
konst 1 000 000 Hz Vu = 20 kHz = 20000 Hz = 50
Vu = 20 Ig 50 = 34 dB
Vu = 34 dB e- j 90°
Vu =-~=- 30 0,3 V
Vu = 100 dB bei f.:. 10 Hz
1 00 d B:, 1 00 000 1
v ~f= konst = 1 000000 Hz
~f = 1 000000 = 33 kHz 30
Lösungen der Übungen
~6-6
a) Nur Leitungsführung 3 ist eine richtige Gegenkopplung. Bei Anschluß des RGk an den Batteriepunkt 2 fließt durch R Gk nur ein signalfreier Gleichstrom.
b) OP = 0 V an Punkt P
c) Nur Verstärkung der negativen Halbwellen der Eingangsspannung möglich.
6-7
VA -8V VE=;;;;-= -10 =O,8V
0,8 V R x '" 1 mA = 800 n
~6-8
a) VA = 0 in bei den Fällen
b) VA = 0 beim invertierenden Verstärker
VA = - VBat bei m nichtinvertierenden Verstärker, da nichtinvertierender Eingang nicht angeschlossen (fehlender Basisstrom für den Eingangstransistor T2 (vgl. Bild 6-2)
~6-9
c) c) L ______ '"
b)
a) Nullabgleich der Ausgangsspannung, die zwischen den Punkten 7 und 5 (Masse) abgegriffen wird. Bei
VE = 0 (Pkt. 4 verbunden mit Pkt. 5) und
RGk = 50 kn (Pkt. 3 verbunden mit Pkt. 2)
wird der Abgleich mit Widerstand R6 durch· geführt.
b) R1 mit Z-Diode (vl) erzeugt stabilisierte Spannung + 15 V für 0 P.
R2 mit Z-Diode (V2) liefert stabilisierte Spannung - 15 V für 0 P.
c) Invertierender Verstärker
-10 V =--=-33 + 0,3 V
RGk =--=-33
R1
R1 = 1 kn
RGk = 33 kn = 50 kn 11100 kn
durch Verbindung der Punkte 1, 2, 3
~6-11
315
a) Spannungsgesteuerte Parallelgegenkopplung
, RGk 33 kn b) 'e "'""""Uu"" = 1 00 000 = 0,33 n
aber Eingangswiderstand des Verstärkers
'e = R1 +'e = 1 kn
,'a 75 n 'a=-= =25mn
kvu ...!...·100000 33
Ua = - IV1 RGk + u2 RGk) = ~ R1 R2
( 1 kn 1 kn. ) ua = - 5V---25 V---smwt 1 kn ' 0,5 kn
ua =-5V+5Vsinwt
~ 7-2
316
·7-3
1. Integrator:
Punkt P = virtueller NUllpunkt, <,OP "" 0 V, solange 0 P nicht übersteuert ist.
Re-Glied:
o V < <,OP < + VE, abhängig vom Ladezustand des Kondensators
2 Integrator:
Vc "" VBat (Aussteuerungsgrenze des 0 P)
Re-Glied:
Vc = VE nach 5 T
3. Integrator:
VE VA=-T~t=-VE
Re-Glied:
VA = Vc = 0,63 VE (1 T)
4. Integrator:
Vc = konst bei VE = 0
Re-Glied:
uc -7 0 innerhalb von 5 T
L> 7-4
~t = ~ = 5 ms 2f
VE 1 V ~ VA = - - ~ t = - -- . 5 ms = - 5 V
T 1 ms
3 v }
u I
0 - I -}
-3
·7-5
1., 2.
c
IOkfl
IOkfl
3. t = 5 T = 500 ms fj 1
4. VA = VE T = 10 V."5 = 2 V
Lösungen der übungen
Vi 5. ~VA = Re ~t
Impulszeit
~t., = +0,1 V·l00ms = 1 25 + 8 V ,ms
Pausenzeit
~t _-0,1 V.l00ms_ 5 p - _ 2 V - ms
• 7-6
1. U = ul u2
u = ul si n (wt + <'oll u2 sin (wt + <,02)
ul U2 u = -2- [cos (wt + <,01 - wt - <,02)
- cos (wt + <,01 + wt + <,02)J
Ul u2 ul u2 u = ...L-cos<,o - -2- cos (2 wt + <,01 + <,02)
Gleichantei I Wechselanteil
2. Der Ausdruck enthält einen Gleichspannungs· anteil, der proportional zum Kosinusdes Phasenverschiebungswinkels <,0 = <,01 - <,02 ist. (-7 Mes· sung des Phasenverschiebungswinkels)
Der Wechselspannungsanteil hat die doppelte Frequenz wie die Eingangswechselspannungen. (-7 Schaltung zur Frequenzverdoppelung)
u1 u2 3. VA = k -2- cos<,o
VA = 0,1 V- 1 . 1 0 V ~ 1 0 V . cos <,0
VA = 5 V cos<,o
cos <,0 I 0
+ 2,5 V 0 -2,5 V - 5 V
4. cOS<,o = 2_V~ = r3 V = 0,6 kU1 u2 0,1 V- ·10 V· 10 V
<,0 = <,01 -<,02 = 53,1°
L> 7-7
o P 1: Nichtinvertierender Verstärker mit Vu = 2 (andere Darstellungsform)
o P 2: Differenzverstärker ohne Spannungsteiler am nichtinvertierenden Ei ngang.
a) VA = V2 f, + R3)_ Vi R3 V R4 R4
VA = 2 V2 - V1 ~ +~) R3 \ R2 R4
VA = 2 V2 - 2 V1
b) VA=2·4V-2·5V=-2V
Lösungen der Übungen
l!. 7-8
a)
b)
Ua =U2(~) (1 + RGK)_U1 RGK R2+ R3 R1 R1
o = 2 V· (~) . 6-1 V·5 R2+ R 3
12R3=5R2+5R3
R2 = 70 kn
ua = u2 (R;: R3) ~ + R;lK) -u1 R~K ua = 2,5 u2 - 5 u1
ua = 5 Vsinwt-5 VSin(wt-600)
ua = 5 VIsinwt-sin(wt-600))
Mit gegebener Umrechnungsbeziehung wird
ua = 5 V cos(wt - 30°)
U, · V ,
l!. 7-9
a) Die zu quadrierende Eingangsspannung Ux wird dem x-Eingang direkt und dem y-Eingang über einen Skalenfaktor-Spannungsteiler zugeführt.
b) ua=O,l V-1u~= ua = 0,1 y--1 (5 V·sinwt)2
ua = 2,5 V sin2 wt
sin 2 wt = ! - ! cos 2 wt 2 2
ua = 1,25 V - 1,25 V cos 2 wt I ----..
Gleichspannungs- Wechselspannungs-anteil = Anzeige anteil mit doppelter des Drehspulin- Frequenz struments
l!. 7-10
R3 80 kn u =-2V---=-2V·---=-16V
p R2 + R3 100 kn '
un""u p =-1,6V
2V- un 2V - (-1,6V) IR1= R1 = 10kn =0,36mA
317
IR4 = IR1 = 0,36 mA
UR4 = IR4 R4 = 0,36 mA· 10 kn = 3,6 V
UR6 = un -uR4 = (-1,6 V) - 3,6 V = - 5,2 V
UR6 -5,2 V IR6 = R6 = 10 kn = -0,52 mA
IR5 = IR6 -/R4 = - 0,88 mA
URS = IR5 R5 = -0,88 mA·2 kn = -1 ,76 V
UA = URS + UR6 = -1,76 V -5,2 V = -6,96V
6. 7-11
R2 a) UA = -UE R1
UE - UA IE = IR3 =
R3
1 + R2
IE = UE ~ R3
UE RE = IE
R3 1 kn RE = ~ =1+1ö = 90,9 n
1 +-R1
b) Gegenkopplungen innerhalb einer Stufe: o P 1: Spannungsgesteuerte Reihengegenkopp
lung, o P 2: Spannungsgesteuerte Parallelgegenkopp
lung,
Gegenkopplung über 2 Stufen mit R3: Spannungsgesteuerte Parallelgegenkopplung
) VA = - 0 5 V· 4 7 kn = - 5 V c '4,7 kn
6. 7-12
T = 1 ms (Integrierzeit)
VE 2 V A VA = T At = - 1 ms· 5 ms
A VA = - 10 V (Aussteuerungsgrenze)
f 5 V UE=2V
U
0 2 6 8ms 10
1 ---5
-10 uA
318
- + 0 V 4 kn - + 4 V VIH - 1 . 4 kn + 6 kn -
4kn VI L = - 10 V· 4 kn + 6 kn = - 4 V
1:> V = 8 V
Formel zur Berechnung der Schalthysterese
a) 1:> V = VIH - VIL
VBat
b)2V=20V ;M mitR111R2 = 10kn
1 + 10 kn (Annahme)
RM = 90 kn
Ansatz für obere Schaltschwelie
R2 15 V = R R 20 V R+~
2 R1 +RM
R1 R M I 0,25 R2 = 0,75 R- R 1+ M
Ansatz für untere Schaltschwelie
R2 R M
R2+RM 13 V = R R 20 V R+~
1 R2+ RM
R2 R M U 0,65 R1 = 0,35 R-R
2+ M
I in 11
0,65 R1
3R1RM2
R1+ R M = 0,35 3 R R
1 M + R R1+ RM M
R1 = 13,84 kn
Lösungen der übungen
Parallelschaltung R 111 R 2
1 1 1 --- +-10 kn 13,84 kn R2
R2= 36 kn
68-3
[O(on) = 14 A
BVOS = 80 V Po = 20 V . 4 A = 40 V' 2 A = 1 0 V' 8 A = 80 W
tEin 3 a) VMot '" VBat . = 24 V 3 + 5 = 9 V
tEin + tAus
b) Bei Vernachlässigung des Ankerwiderstandes ist die ankerinduzierte, drehzahlproportionale Gegenspannung Vq gleich der Motorspannung VMot. Die Drehzahleinsteilung kann also über die Motorspannung erfolgen.
c)
VMot 3000 . -1 9 V 1125.-1 n = nN -- = mln -- = mln VN 24 V
V2 180'
UV
t--
Steuergenerator : f=konst
tein einstellbar t...,. Verluste : Umschalt-und Durchlaß--- verluste des Transistors,
Durchlaßverluste der Diode
Strom: 1"0, S I B01
ideal (Verluste =0)
1"01 . U" .. = 1801 . UBo'
Lösungen der übungen
Bei ei nem ei nstellbaren Tastverhältnis tEin: tAus läßt sich die Motordrehzahl stufenlos einstellen. Die Batterie liefert nur noch während der Zeit tEin Strom. Die Motorinduktivität wird als Energi espeicher verwendet, der während der Einschaltzeit geladen und in der Impulspause über eine Freilaufdiode entladen wird. Der Betriebsstrom des Motors ist bei ausreichend hoher Schaltfrequenz bedingt durch die MotorZeitkonstante TMot = L MotiR A praktisch ein Gleichstrom mit geringer Restwelligkeit. Die Freilaufdiode ermögl icht so einen kontinuierlich fließenden Motorstrom und verhindert das Auftreten hoher Abschaltspannungen infolge Selbstinduktion.
Der Vorteil der getakteten Drehzahleinstellung mit einstellbarem Tastverhältnis gegenüber einer Gleichstromregelung mit Vorwiderstand besteht in der geringen Stromentnahme der Batterie.
L'I. 8-5
Bei Vernachlässigung der Restspannung des leitenden Transistors ist
R = 5 V -1,6 V = 170. n C 20.mA
Bei Vernachlässigung des inneren Spannungsab· falls am CMOS-Schalter ist
R _10.V-0.,7V ~14kn B - 20. mA
30.
a) Transistor ist gesperrt, da VQ = 20. V und somit VBE = 0. V
20.kn b) VIH = 20. kn + 20. knll10.0. kn 20. V = 10.,9 V
20. knll10.0. kn c) VIL = 20. kn + 20. kn 11 10.0. kn 20. V = 9,1 V
d) Je kleiner R3, desto größer die Schalthysterese.
~ VI = + 3,5 V -1,5 V = 2 V (Schalthysterese)
Umrechnung der Schalthysterese vom Eingang auf die Werte am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers
3,5 V - Vs R3 + R4 _ 2 + <PN - Vs R 4 - .,
3,5 V - Vs = 2 <PN - 2 Vs
I 3,5 V + Vs = 2 <PN
1,5V-VS_R3+ R42 - <PN - Vs -~ -.,
1,5 V - Vs = - 2 <PN - 2 Vs
11 1,5 V + Vs = - 2 <PN
1-11 2 V = 4 <PN
<PN = 0.,5 V,
d. h. bei VIH = + 3,5 V -><PN = + 0.,5 V
VIL = + 1,5 V -> <PN = - 0.,5 V
a) R1 +R2 ± 10. V 20.
R2 = ±0.,5V = R1 = 19 R2
R1 = 19 kn
R2 = 1 kn
b) 3,5 V + Vs = 2 <PN mit <PN = + 0.,5 V
Vs = - 2,5 V
1,5 V + Vs = - 2 <PN mit <PN = - 0.,5 V
Vs =- 2,5 V
L'I. 8-8
Analogschalter SW - 0.1
/OOkJl Uc
2kn
8 SW- O/ 6 2kn L~;k-l 0.1 IJF eingänge 9 11
/6 /5 0,01 IJF
5
a) Beim Abschalten des Kollektorstroms
R L
t d i u,M=L ' Cit
ic-O
OV
319
320
b) 1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Richtig; Freilaufdiode für VBat in Sperrrichtung und für uind. in Durchlaßrichtung.
Falsch; Kurzschluß des Verbrauchers beim Einschalten des Transistors.
Falsch; Diode ohne Wirkung, da immer gesperrt.
Richtig; Z-Diode wird bei uind> 12 V leitend und begrenzt die Induktionsspannung.
Falsch; Z-Diode wird bei gesperrtem Transistor durch die Batteriespannung leitend.
Richtig; Z·Diode wird durch uind > 12,7 V leitend und öffnet kurzzeitig den Transistor (langsamerer Kollektorstromrückgang).
Falsch; Z·Diode in Durchlaßrichtung hält den Transistor im leitenden Zustand.
Richtig bei entsprechender Dimensionierung von Rund C (klass. Funkenlöschglied).
R res 33 kn k = R res + R 33 kn + 100 kn = 0,25
1 RGk + R1 11 ~ k = 4 = --R;:-l --'--
L>9-2
a) f = .!.. = _1_ '" 1 0 kHz T 0,1 ms
f = 1 = 9,52 kHz 2 'Ir.JLc 2 'Ir .../2,8 mH . 0,1 JJF
b) Einstellbare Schwingkreiskapazität
f __ 1_
..;c c) Durch den Abstand der Spulen (kopplung)
d) Der Schwingkreis ist durch den großen Wechselstromi nnenwiderstand reE des Transistors lose angekoppelt (Stromeinspeisung, siehe auch Bild 9-4).
&9-3
!da !1e R-jXc
1 + -::--,--,-,:-:--,--R· (-jXcJ
R +(-j XcJ
2 + j (!!... _ Xc) = 0 Xc R
1 fO=2'1rRC
Lösungen der übungen
(R - Xc) 3+j --
Xc R
1 fO = 1,59 kHz
2 'Ir ·1 0·1 03 n ·10·1 0- 9 F
Va _ _ 1 3. Ve - 3 + j 0 - "3
L>9-4
IIU = RG~~ R1 ~ 3
z.B. RGk = 18 kn+ 4,7 kn (einstellbar)
R1= 10 kn
a) Bei Erfüllung der Phasenbedingung '" = 0°.
Dazu muß die Phasenschieberschaltung mit ei nem invertierenden Verstärker ('" = - 180°) geschlossen werden. Es stellt si ch eine solche Frequenz ein, bei der jedes RC-Glied 60° Phasenverschi ebung verursacht ('" = 3 . 60° = + 180°).
Bei Erfüllung der Amplitudenbedingung IIS-II·k~1. Da die Signalabschwächung in jedem RC-Glied
Va - = cos 60° = 0 5 Ve '
beträgt, ist der Rückkopplungsfaktor
k = 0,5 3 = 0,125
und damit der erforderliche Verstärkungsfaktor
1 RGk 11=-=8=--
k R1
Lösungen der Übungen
b) Kurvenform Sinus
Xc 1 c) tan 60° = - = --
R wCR
f = 1 2 1f R C tan 60°
f = 1 6,28 . 1 5 . 103 n· 22·10- 9 F
f = 482 Hz
6 9-5
Aufladung I t1)
Vs - Vs = (VA - Vs) ~ 1 - e - T VA - vi 5 V-3 V
t1 = - T In _ = - T In -::-::.,..---,,---c..,. VA - Vs 5 V- 2 V
t1 = 0,4 T
Entladung _ ~
U.s = Vs e T
vi, 2 V t2 = - T In -;-;T = - T In --
Vs 3 V
t2 = 0,4 T
Frequenz
f = _1_ = _1_ = 125 Hz (geg.) t1 + t2 0,8 T
Kapazität
C = .!.. = 01 "F R , ... . 1
mit T = 0,8 f
R
69-6
t3 = In2 (R1 +R2) C
t3 = 1,32 ms (Einzeit)
t2 = In 2 R2C
t2 = 0,277 ms
~ = 1,3 ms = 47 t p 0,277 ms '
T = t2 + t3 = 1,6 ms
f = 625 Hz
321
a) Ausgangsspannung des Integrators steigt von o V auf + VIH
b) Amplitude der Ausgangsspannung des Integra· tors
R1 4 VI = VA --- = - VA
R1 + RM 5
VI=8V mit VA=10V
Neue Amplitude
Rj 2 Vi = VA -=-r---=- = - VA
R1 + RM 3
vi = 6,7 Vmit VA=10V
Frequenz
R1 16 T = 4 RC = - T
R1 + RM 5
f = 125 Hz mit T = 2,5 ms
Neue Frequenz
R'1 8 T' = 4 RC , =-T
R1 + RM 3 f' = 150 Hz mit T = 2,5 ms
6 9-8
a) t1 = t2 = In 2 R C
t1 =t2 = In2·100kn·10nF =0,693ms
f = ~ = 721 Hz 2t
322
Faktor In 2 gilt nicht mehr, wenn USt *- UBat
Uc = Uc (1 - e-~) _L
= -e r
b)uc =10V
Uc = 22 V
= - r In 0,545
= 0,606 ·100 k,n· 10 nF = 0,606 ms
f = 2. = 825 Hz 2t
c) U c = 10 V
Uc = 18 V
=-rln 0,444
t = 0,811'100 k,n· 10 nF = 0,811 ms
f = J.... = 617 Hz 2t
9-9
a) Bei Erhöhung von fRef entsteht ei ne "weglau' fende Phasenverschiebung". Am Ausgang des Ph~sendetektors verschieben sich die Impulse aus der Abgleichlage 1 : 1, es entsteht vorübergehend ein Mittelwert UPD < + 2 V. Dadurch wird die Ausgangsspannung des Integrators stärker negativ und die Steuerspannung UVCO positiver. Der VCO wird auf höhere Frequenz geregelt bis der Gleichgewichtszustand in der Regelung erreicht ist.
b) Bei Vergrößerung von U AP über + 2 V verschiebt sich der Arbeitspunkt der Schaltung auf der Umwandlungskennlinie des Phasendetektors zu 'P > 180 0 • Die Regelschaltung stellt sich so ein, daß der Mittelwert der Ausgangsspannung des Phasendetektors gleich der vorgegebenen Vergleichsspannung ist.
cl Bei Erhöhung der Kapazität C benötigt der VCO zur Erzeugung der gleichen Frequenz einen größeren Ladestrom, d. h. UVCO muß steigen; oder: Die durch eine Kapazitätsvergrößerung verursachte Frequenzabnahme muß durch Erhöhung der Spannung UVCO rückgängig gemacht werden.
d) Oszillatorfrequenz rastet nicht mehr ein, da die Fehlerspannung UPD (Mittelwert der Ausgangsspannung des Phasendetektors) die Oszillatorfrequenz in die falsche Richtung verändert.
Lösungen der übungen
al Mitkopplung über die R C-Glieder Gegenkopplung über NTC/R1
Bei Anschwingung muß die Mitkopplung überwiegen (erforderlicher Verstärkungsüberschuß für Amplitudenzunahme). Bei stationärer Schwingung (konstante Amplitude) besteht Gleichgewicht beider Rückkopplungswirkungen_
b) Für den Wienglied-Oszillator gilt:
k = ~, also Vu ;;. 3
RNTC + R1 RNTC = 2 R1 für Vu = = 3
R1 RNTC = 9,4 k,n
Nach anfänglicher übersteuerung wegen RNTC > 9,4 k,n sinkt RNTC infolge Erwärmung.
1 1 cl f = 21rRC= 21r27'103 ,n'33'1O-9F= 179Hz
L'> 9-11
a)
b) Multi vibrator
Sperrzeit t1
t1 = In 2 . 39 '10- 9 F· 68 '103 ,n
t1 = 1,83 ms (+ 9 V am Ausgang)
Sperrzeit t2
t2 = In 2· 15 '10- 9 F· 56 '103 ,n
t2 = 0,58 ms (0 V am Ausgang)
Rechteckgenerator mit 0 P
Bei Batteriespannung ± 5 Vergibt sich Ausgangsspannung ± 4,5 V ('= 0 ... 9 V)
Zuordnungen
UA = +4,5 V <-4 t1 = 1,83ms-R3
UA = -4,5V-t2 = 0,58 ms-R2
Lösungen der übungen
Zeitglieder
UA-US t=-Tln mit
UA + Us
Us = ± 3 V
C = 0,1 ,..F
t = _ R C In (+ 4,5 V) - (+ 3 V) 1 3 (+4,5V)+(+3V)
1,83 ms = 1,61 R3C
R3 = 11,4 kn
(-4,5 V) -(-3 V) t2 = -R2 C In (-4,5 V) +(-3V)
0,58 ms = 1,61 R2C
R2 = 3,6 kn
Schm itt-T rigger-W iderstände
R1 Us = UA R1 + RM
R1 Us ± 3 V -;:---:--:~ = - = --- = 0 67 R1 + RM UA ± 4,5 V '
R1 = 0,67 R1 + 0,67 RM
R1 = 2 RM
R1 =10kn
RM = 5 kn
69-12
a) UA = - UBat} Tl = R1 C
b) UA = + UBat} T2 = R2 C
t1 Tl R11t c) 12 = T2 = R21t
positiver Spannungsanstieg am
Integratorausgang
negativer Spannungsanstieg am
Integratorausgang
R, VI
C V2
0)
b)
610-1
U2 Udi = 1""11 = 90,1 V (M2) ,
U2 Udi = 0855 = 117 V (M3) ,
U2 Udi = 0555 = 180,2 V (B2) ,
U2 Udi = 0,427 = 234 V (B6)
Meßbar mit Drehspul-Meßgerät
6 10-2
ohne LOdekondensator
~ -rlOovtV ~ V
mit Lodekondensotor
o I---""'----!-=
· UR V
.-200
610-3
a) 250 V= 311 V·sinwt
wt = 53,50
<l<d = 36,50
td = 2 ms (Durchlaßzeit)
tsp = 8 ms (Sperrzeit)
-tsp 250 V T = In 311 V = -0,218
T = 36,6 ms
c =..?:. = 366,..F R
323
b) Die Durchlaßzeit wird kleiner und die Stromamplitude größer.
c) Wechselstrom-Brückenschaltung
U2 = 110 V
uR<1311VI
erforderlich, siehe Bild 10-5
324
Mi ttel pu n k tschaltu ng
U2 = 220 V erforderlich, siehe Bild 10-3
uR < 12·311 VI
6 10-4
Unverkettete Spannung = Spulenspannung U2
380 V U2 = --= 220 V
.J3 U2
Udi = 0,427 = 515 V
6 10-5
Udi = 515 V siehe 10-4
/d =515V=515A 10 n '
/2eff = 0,82' /d = 42,2 A
·10-6
1 . U2 = 380 V = 220 V
-./3 Udi = 220V = 257 V
0,855
= 257 V = 25 7 A 10n '
/2eff= 0,58 ' /d = 14,9 A
2.
t ll:5.7A +K;7,1A I I,., 1)
o IT
8,6A o 17
t lI[5'7A t ~7,IA 11.1 I v
o 11
8,6A o 17
+ UI5.7At bA7.IA 11•3 1'.3
o 11
8,6A o 17
3· l]eff=0,47·1 · 25,7A
I] eff = 12,1 A
Lösungen der Übungen
1L/= 20,9A
I L1= 20,9 A
o 1L3 +II,rI',2=0
10 =11.2-1',3
1L3= 20. 9 A
o
5. /Ll = /l2 = /L3 = .J3 .1] /L = 20,9 A
610-7
Effektivwert der Mischspannung
1500
11 - 8,6A
25,7A
17
11
UkMS ' 211" = 3 S /;2 sin wt dwt
300
511" 511"
2 (u2 6 u2 . 6) U RMS '211"= 3 T[wtJ 11" -T[sm2wtJ 11" ,
6' 6'
UkMS . 21T = 3 (~2 . ~ 11" _ ~2 . 1,73)
URMS = 0,84 U
Arithmetischer Mittelwert der Mischspannung
U A
UAV = = 0,827 u .J2. 0,855
Lösungen der übungen
Effektivwert der Brummspannung
Urms = -VU~MS - U~i Urms = V(0,84 6)2 - (0,8276)2
Urms = 0,1476
Welligkeit
Urms 0,1476 w = UAV = 0,827 U = 0,18
t::, 10-8
P
IAV
UAV
_ u2 _ (200 V)2 - 2R - 2· 100 n = 200 W
i = -rr U - -rr
= 1,41 ·2 A = 0,9 A (Drehspul) rr
= 1,41 · 200 V = 90 V (Drehspul) rr
u 2828 V . URMS= 2" = -2-'- = 141,4 Veff (Drehelsen)
Urms = V(141,4 V)2_(90V)2= 109 Veff (Dreheisen)
t::, 10-9
a) U = .J2. U2 = 141,4 V
b) u=u · sinwt
136,4 V = 141,4 V·sinwt
wt= 74,7°
0< = 15,3°
td = 0,849 ms (Durchlaßzeit)
tsp = 20 ms-0,849 ms = 19,151 ms
t
u =ue T
tsp u --Ine = In -= -0 036
'T u'
t::, 10-10
_ tsp _ 19,151 ms 532ms T - 0,36 - 0,036
C = !... = 532 ms = 2660 j.!F R 200 n
20 V 21 2·75 n
a) Id = 1T = -rr--= 170 mA
t ~f-\-/\;,= 267mA i~=170mA
o 1T
c) tm'70mA '2
170mA i, =i2 bei ü=1
t::, 10-11
u /_ t~ U y
---16 U2
t::, 11 -1
I * !UYI
Durch/aß Zeit tr
N W U ,- U 1 U, -u,
Sperrze it
t r
Durchlaßverlustleistung 2
325
PT = UT (TO) IT A V + ITRMS rT PT = 1,1 V · 14A + (1,57.14A)2. 15 . 1O-3 n
= 22,6 W
Gehäusebodentemperatur bei RthCA = 2 ~ W
ßC = ßA + PT RthCA
ßC = 45° C + 22 6 W· 2 ~ = 902°C , W '
Sperrschichttemperatur bei RthCA = 2 ~
"j = "C + PT RthjC
ßj = 90,2 °c + 22,6 W ·1,55 ~ = 125°C
326
Gehäusebodentemperatur bei RthCA = 2,5 ~
"e = 45 oe + 22,6 W· 2,5 w= 101,5 °c
Sperrschichttemperatur
"1 = "c + PT Rth1C
"1 = 101,5 0C+22,6W.1,55 W "1 = 136,5 °c (überschreitung der erlaubten
Sperrschichttemperatur von 125 oe)
611-2
USoll = 5,5 V,; Ueff(a) = 120 V bei 220 V Netz· spannung
V1T-a + 0,5 sin2a Ueff(a) = Ueff(O) ---1T-'----
120V= 220V -V1T-a+~,5sin2a
a = 109°
611-3
tEin für Ueff(t) = 132 V bei Ueff(T) = 220 V
,(tfJ; Ueff(t) = Ueff(T) V r;
( Ueff(t))2 1132 v'f tEin = Ts Ueff(T) = 1 s \220 V} = 360 ms
tEin für Ueff(t) = 132 V bei Ueff(T) = 200 V
(132 v\2 tEin = 1 s 200 V] = 435,6 ms
Die Regelschaltung müßte die Einschaltzeit auf 435,6 ms erhöhen, stufig sind jedoch nur 420 ms oder 440 ms erreichbar. über einen größeren Zeit· raum gemittelt wird der Regler trotzdem den Effektivwert der Verbraucherspannung auf 132 V konstant halten.
611-4
[j Udi(a) = 21T (cosa-cosß)
311 V Udi(a) = 2-;- (cos30° -cos2200) = 80,8 V
6 11-5
Im Störungsfall kann der Thyristor auch durch überschreiten der Nullkippspannung U(BO)Null oder der kritischen Spannungssteilheit (dujdt)krit in Vorwärtsrichtung eingeschaltet werden.
Lösungen der übungen
611-6
a) Bei leitendem Hauptthyristor und gesperrtem Abschaltthyristor lädt sich der löschkondensator C auf die Batteriespannung UBat auf.
Zum löschen des Hauptthyristors wird der Abschaltthyristor gezündet. Dadurch wird die linke Plattenseite des löschkondensators auf Potential "" 0 V gelegt. Da der Kondensator im Schaltaugenblick geladen bleibt, springt das Potential der rechten Plattenseite auf - UBat. Die Anoden-Kathodenspannung des Hauptthyristors wird dadurch negativ und sein Strom abgeschaltet.
b) Der Kondensator C wird über den lastwiderstand Rl und den gezündeten Hilfsthyristor umgeladen. Dadurch wird das Anodenpotential des Hauptthyristors wieder positiv. Es muß mindestens die Schonzeit tc "" 1,5 tq (Freiwerdezeit) vergehen, bis der Hauptthyristor die neue Vorwärtsspannung sperren kann. Der Kondensator muß also eine ausreichende Kapazität besitzen, um die Umladezeit zu verlängern.
c) Der Vorwi!lerstand R des Abschaltthyristors muß ausreichend hochohmig sein, damit der Haltestromwert des Hilfsthyristors unterschritten wird.
611-7
Der Thyristor kann erst gezündet werden, wenn seine Anoden-Kathodenspannung positiv ist. Bei Gegenspannungsbetrieb ist dies erst bei
u = u·sinamin ~ Uq
der Fall.
6 11-8
i~ I 0 0 [L wt--
t u
c wt--
(j) Löschen durch Haitestram-Untt!rschreitung
o Zünden durch Steuerimpuls
Lösungen der übungen
611·9
a)
Uq
~tl 1\ 190V
~ 1 2 171' I 0 a::60· 71' wt-
Jd~ 310V
"'----120V
I I 0 a=60· 71' 271'
."r -.,'"' /I
.,'SJ b) O<max = 1800 -arcSin.~;~ ~ = 1570
Durchlaßbereich 60· < wt < 1570
ud = 310 V'sil1wt
uTh = 0 uR =Ud-Uq=310Vsinwt-120V
_ uR _ 310 V'sinwt 120 V iR - R- 38 n - 38 n
wt--
wt--\
iR =8,16Asinwt-3,16A (=lR=5A)
Sperrbereiche O· < wt < 60· 1570 < wt < 3600
Ud = 0
uTh = usinwt-Uq
uTh = 148 V für wt = 60·
uTh = - 430 V für wt = 2700
157·
c) UR'21r= S (310Vsinwt-120V)dwt
60·
157· 157· = 310 V [-coswt) ~Qo -120V[wt) 60.
UR' 21r = 310 V [(+ 0,92) - (- 0,5))
-120 V r157° 21T _ 60·21TJ L 360· 3600
UR = 37,7 V
d) . 120 V 0 O<min = arcs," 310 V = 22,8
O<max = 1T - 22,8· = 157,2·
327
611·10
Udi(o<) = Udi(O) 1 + COSO<
2
0< 0 30· 60· 900 1200 150· 180·
Udi(O<) 0 0,933 0,75 0,5 0,25 0,067
Udi(O)
Udila ) 0,8
Udil.) /16
V&:-- Udila ) . , Oa r 2r
0,1.
0,2
OL-----------~~~ o 30· 60· 90· 120· 150· 180·
Die dargestellte Steuerfunktion gilt auch für die Zwei weg-G leich richtung.
Einweg-Gleichrichtung
U Udi(O) =; Zweiweg-Gleichrichtung
2u Udi (0) = 1r
11·11
U2AV a) 0< = UBat
U2AV = 0< UBat = 0,85 ·100 V = 85 V
12 =U2AV _85V=17A R 50n '
b) U11] = U2AV I 2
1 =85V.1,7A=145A 1 100 V '
Tatsächlich arbeitet der Gleichstromsteller jedoch nicht verlustlos.
0
328
~ 6. 12-1
a) PCE = (UE-VA)IA PCE= (10V-5,4V)·1,8A=8,3W
VE-VZ 10V-{5,4V+0,7V) b) R = = = 130 n v Iz+/B 12mA+18mA
612-2
';'1 6 V
0.5
0..25 .2
0 10
6. 12-3
Rl + R 2 a) VA = VRef --
R1
UA=f(RA )
.20 52 30
RA -
R - VA R 1 R - 14,5V·1 kn 1 kn 2- VRef - 1 - 2,75V
b)
R2 = 4,3 kn (R 1 = 1 kn gewählt)
20V
IAmox=2A UR., =2,75 V
Der Stromftihleranschluß I F ist beim 5-PinSpannungsregler nicht mehr herausgeführt. Pin VA übernimmt diese Funktion mit.
c) RI = 0,~5 AV = 0,225 n (einstellbar)
d) Schutzdiode
6. 12-4
Bei sonst konstanten Einflußgrößen bewirkt eine Induktivitätsverminderung eine Vergrößerung der Stromänderungen. L muß mindestens so groß sein, daß keine Stromlücken entstehen.
Lösungen der übungen
6. 12-5
Die "Dropout-Spannung" ist der minimale RegIerSpannungsabfall bei Nennstrom. Der kleinste Momentanwert der unstabilisierten Eingangsspannung VE muß mindestens um diesen Spannungsabfall größer sein als die gewünschte Ausgangsspannung.
6. 12-6
Bei zu kleinem Ladekondensator steigt die Brummspannung der Gleichrichterschaltung, welche vom Regler gekappt werden muß. Dies hat eine Erhöhung der Verlustleistung am Längstransistor zur Folge. Es ist günstiger, die Ausgangsspannung des Gleichrichters besser zu glätten und dafür im Betrag zu vermindern.
6. 12-7
IC 1 A a) IB=fj=8ü=12,5mA
VZ=VA+VBE=7,5V+0,7V=8,2V
VE-VZ 12V-{7,5V+0,7V) I V = ---;:,----
RV 150 n
IV = 25,3 mA
IZ = IV-/B = 12,8 mA
b) Stärkster Belastungsfall für die Z-Diode: Leerlauf IA = 0
IZ =/V = 25,3 mA
Pz = VZ/Z = 8,2 V . 25,3 mA
Pz = 207 mW -+ 1 W 4
12-8
1 kn + 3 kn a) VA = VRef 1 kn = 2,75 V·4 = 11 V
VAn 0,7 V b) I =--= --= 07 A
RI 1 n ' c) Stärkste Belastung im Kurzschlußfall
PCE = {VE -VA)!c mit VA = 0
PCE=15V-0,7A=10,5W IA=0.7A
Lösungen der Übungen
613-1
AITQ
Q=Ä Q=A ~ 8
Q=A~ 8 A-@-Q
a) Q=Ä vB Gl A~=1
A~ 8D~Q
Q=Av8
8 ~1 b)
~----~
~ 1 Q=Q
c)
a=A v8}__ ~ ~B-0-Q=Q
t = O,7·R t Ct
t = 0,7 ·40 kn . 1000 IlF = 28 s
Rr Cr
1...:s'----- ---..J
613-3
a) Der erste Setzimpuls bringt das Monoflop in Arbeitsstellung, die folgenden Setzimpulse verhindern ein Rückkippen in den stabilen Zustand.
b) Jeder Setzimpuls löst eine neue Verweilzeit aus.
329
613-4
ISV_ .SV
~~::-:1t~~~------~-o-n--/.~-ro-t~
1----i ISOJl grün
613-5
a) Takt
J
Q
_ SV-lV // R. --=IS0Jl I 7~/6
lOmA 6"
=====0 t-
L~ 1-
al
__ ='-___ 0
t-
0 t-
b)
Takl n n 0 0 1- t-
J
K
Q o ______ 0
1-cl dl
b) Master FF kann während 1 Taktphase nur einmal schalten, da einer der beiden Eingangs·UNDGlieder durch die Rückkopplung blockiert ist.
330
I'; 13-6
7890-12
1 lUlllJl.illl.; EN I
o
GD Il ~~~ _________ ~ __ -==O
ü ====Ln....Jb......_O
I'; 13-7
Bei der Zählerauswertung mit NOR-Glied müssen diejenigen Zählerausgänge abgefragt werden, die bei der gewünschten Zahl ein O-Signal führen_
T S
I'; 13-8
CT=9
Dezimal zähler
Q = GOvÖcv(lBvQA für 6 =0110
a) Zeile 15 : Dioden werden leitend, andere Zeilen : Dioden sind gesperrt
b) QO = Q3 = L-pegel}
Q1 = Q2 = H-Pegel
I'; 13-9
a) Q = ABVC
Q =A BI\C
Speicherausgänge führen dann invertierte Signale
& Q ~~ C &
b) Q = ABVC
Q=AVBVC
A
8
Lösungen der übungen
C--------------~ G
I'; 13-10
Bei Dauerbetätigung einer Taste ist der dynamische Eingang des Monoflops wegen des konstant anliegenden l-Signals blockiert_ Ein Monoflop mit statischem Eingang kann bei konstant anliegendem l-Signal ebenfalls nicht gestartet werden_
I'; 13-11
s
a)
s J OAs
Q IQ2sD o
b)
1';13-12
cJ1illliL: A..J
Lösungen der Übungen
A 13-13
ci C JUlJlJlJlIUlllJ: t--,
A ~o vor
Q.;::::=~~r-;;[ , --~::::~~---rt~--;~
s...J
/ Tcktperiode=/ms
A 13-14
ci, b)
T x/y /6x8-Sit
c) Duo/zäh/er Duo/kode ~ Bits in
QA=A 1- ous-16-Q8= Q,=Qo=O Kode
A 14-1
a) 1 LSB = 90° = 90° = 0 7031° 2' 128 '
b) Dezimal Dual Winkel
c) 0 0,0000000 0° 0,0000001 0,7031°
64 0,1000000 45° 127 0,1111111 89,29r
0 0
(LSB) (MSB)
A 13-15
Löschen ur
f. =7,53 kHz
7530 Imp.- Is
753 Imp.- o,/s
Q,
I r----;]!-0 5
t----iI=;:::h
/ I----r-~ 7
o sco
331
Der Dekoder xlv arbeitet als übersetzungstabelle. Es führt nur der Ausgang ein 1-Signal, der der anliegenden Dualzahl zugeordnet ist.
d) Ein Aufwärts-Abwärtszähler mit Vorzeichenerkennung steuert den die Sinustabelle enthaltenden Festwertspeicher an, dessen digitale Ausgangssignale mit einem DA -Umsetzer in analoge Spannungswerte umgewandelt werden.
A l4-2
332
614-3
20000 a) UEmax = - URef',OOOO = + 2,44 V
b) Unter der Voraussetzung, daß die Integrationskapazität groß genug ist, um eine übersteuerung (Begrenzung) des Integrators zu vermeiden, kann bei der Abwärtsintegration durch max. 20000 Takte der Integrationskondensator nicht entladen werden, so daß der Komparator sein Logiksignal nicht liefern kann. (Anzeige der Meßbereichsüberschreitung)
c) Der Wert der Integrationskapazität geht nicht in die Meßgenauigkeit ein, da beim Dual-SlopeVerfahren nicht die Höhe der Integrationsspannung gemessen wird.
614-4
{max 6,28.2 10 .10.10-6 5
(max = 15,5 Hz
Lösungen der Übungen
14-5
a) Der Quantisierungsfehler des A D-Umsetzers beträgt grundsätzlich ± 1/2 LSB.
Eine zulässige Abweichung von ± 0,5 oe bedeutet
, LSB ;;;; 1 oe 2n _ FS _ 200 0 e
-1 LSB-lOc-
n. log 2 = log 200
n = 7,64 ,also n = 8 Bit unter Vernach· lässigung anderweitiger Fehlereinflüsse.
b) Integrierender Umsetzer, da keine schnelle Temperaturänderung
c) 0 ... 20 mA wird über R = 0,5 kn in 0 ... 10 V umgesetzt
o V ~ 0000 0000 (Nullpunktabgleich) 5 V ~ 10000000 (Abgleichpunkt)
Sachwortverzeichnis
Abkling-Zeitkonstante der gedämpften Schwingung 145
Abschnürspannung des FET 13 AD-Umsetzer -, sukzessive Approximation 290 ff. -, Dual-Slope-Verfahren 295 ff. Akzeptoren 2, 9 Amplitudenbedingung der
Schwingungserzeugung 147 Amplitudenbegrenzung 21, 148 Analoger -, Addierverstärker 98 ff., 100 -, Multiplexer 133 -, Multiplizierer 113 ff. Analogschalter 131 ff. Anode -, Diode 8, 179 -, Thyristor 198 Anreicherungstyp des MDS-FET 14 Anschnittssteuerung 210 ff. Ansprechzeit, Relais 7 Ansteuerung von LEDs 126, 129 Anstiegsgesch win d igkei t sin usförmiger
Signale 93 Antiparallelschaltung von Thyristoren 207 f.,
210 f. Antivalenzgl ied 312 Anzugsverzögerung, Relais 6 Arbeitspunkt, Transistorverstärker
-einstellung 57 f_, 60 - -stabilisierung 67 ff. - -werte 60 Arithmetischer Mittelwert
einer Mischspannung 175 Ausschaltverzögerung, Zeitglied 254 Astabiler Multivibrator 156, 163 Asynchronzähler 267 Auflösung -, AD-Umsetzer 301 f. -, DA-Umsetzer 289 f. Ausgangskennlinienfeld -, bipolarer Transistor 59 -, Feldeffekttransistor 38 Ausgangswiderstand, Verstärker - hochohmiger 84 f. - niederohmiger 83 f. Aussteuerung, Verstärker -, Begriff 60 -, Grenze 65 f. Avalanche-Effekt 27
Bandbreite 92 Bandpaß 152 Basis 49 Basis-Emitter-Spannung 55,67 Basis-Spannungsteiler 61 Basis-Vorspannung 57 f. BCD-Kode 266 f. BCD-Zähler 266 Begrenzung 20 f. Beleuchtungsstärke 11 Bipolare Transistoren 49 ff. Binäre Variable 132, 244 Binärinverter 122 ff. Binärschalter 122 ff. Bistabile Kippstufe 258 f. Bit 256,310 Brückengleichrichter -, Drehstrom 180 f. -, Wechselstrom 179, 181 Brückenschaltung (Wheatstone) 44, 103 ff. Brumm - -frequenz 185 - -spannung 184, 228 Buffer (= Pufferschaltkreis) 127 Bus 313 Byte 310
CMDS-Pegel 126 f. CMDS-Schalter 126 f. CMDS-Schmitt-Trigger 137
Dämpfung von Schwingungen 144 f. Dämpfungswiderstand 145 Dauergrenzstrom, Thyristor 204 Defektelektron
siehe Löcher D-Flipflop 261 f. Dekoder 278 Oe Morgansche Regeln 251 Derating-Kurve (Lastminderungskurve) -, Festspannungsregler 238 -, Leistungs MOS-FET 139 Dezimalzähler 266 f. Differentielle Nichtlinearität
bei AD-Umsetzern 301, 303 Differentieller Widerstand -, Transistor 56,62 -, Z-Diode 27 Differenzverstärker -, Grundschaltung 100 ff.
333
334
-, Schaltung mit Umkehraddierern 105 Diffusionsspannung 8 f., 10 Digital·Analog-Umsetzer -, Abgleich für bipolaren Betrieb 287 -, Abgleich für unipolaren Betrieb 287 -,Datenblattangaben 289 f. -, Schaltungsausführungen 282 ff. Digitale Grundschaltungen 265 ff. Diode -, Aufbau 7 f. -, Eigenschaften 8, 16 -, Grenzdaten 18 -, Kenndaten 18 Disjunktion
siehe ODER-Verknüpfung Disjunktive Normalform DNF 248f. Dividierender DA-Umsetzer 289 Donatoren 2, 8 Dotierung 7 Drain 12 Drain-Source-Spannung 13 Drainstrom 13 Drehstrom-Brückenschaltung 180 f. Dreieck-Rechteck-Generator 159 f_ Drift 67 Dual-Slope-AD- Umsetzer 259 ff. Dualzähler 265 Dunkelstrom 11 Durchbruchbereich, Z-Diode 26 ff. Durchlaßrichtung -, Diode 8, 16f. -, Thyristor 198 Durchlaßspannung -, Diode 10, 17 -, Temperaturkoeffizient 18 Durchlaßstrom des Thyristors -,Dauergrenzstrom 204 -, höchstzulässiger Effektivwert 203 Durchlaßverluste, Thyristor 203, 205 f.
Eckfrequenz siehe Grenzfrequenz
Effektivwert 175 ff., 211 f. Eigenfrequenz, Schwingkreis 144 Eigenleitung 4 Einerkomplement 272 f. Eingangskennlinien, Transistor 54 f. Eingangswiderstand, Verstärker - hochohmiger 88 f. - niederohmiger 87 f. Einraststrom, Thyristor 198 Einschaltverzögerung, Zeitglied 254 Einschwingzeit, DA-Umsetzer 289 f. Einweggleichrichter 178 Elektronen 2 Elektronenbeweglichkeit 3 Emitter 49 Emitterfolger, Verstärker 229 Emitter-Grundschaltung 58 f. Endstufe, Verstärker
Sachwortverzejchnis
siehe Gegentakt-Endstufe Ersatzschaltung, Diode 17
Fan-in 124 Fan-out 124 Fehlerverstärker 232 f. F eldeffekt-Transistor -. Sperrschichttyp 13, 37 f. -, MOS-Typ 13, 127 Felddurchbruch, Z-Diode 26 Festwertspeicher 278, 291 FET 13, 37f., 127 FET-Konstantstromquelle 39 f. Filter
siehe Band-, Hoch-, Tiefpaß Flipflop -, D-FF 261 f. -, JK-FF 263f. -, Master-Slave-FF 264f. -, RS-FF 258ff. Formfaktor 206 Foto
-diode 10f. -element 10 -spannung 10 -strom 10
Freilaufdiode 141 Freiwerdezeit, Thyristor 223 Frequenzgang, Verstärker -, Amplituden- und Phasengang 90 f. -, Grenzfrequenz 92 Frequenzteiler 326 Funktionsgenerator 159 Funktionstabelle 244
Gate 12 Gate-Source-Spannung 13 Gatter 251 Gegenkopplung -, Prinzip 75 -, Gegenkopplungsfaktor 76 -, Gleichstrom-Gegenkopplung
mit Emitterwiderstand 67 -, spannungsgesteuerte 82 -, stromgesteuerte 82 -, Verstärkungsfaktor des gegengekoppelten
Verstärkers 76 Gegentaktausgang, TTL 125 f. Gegentakt-Endstufe, Verstärker 94 Gehäusetemperatur 206 f. Germanium 2 Gesteuerter Gleichrichter -, ohmsche Last 216f. -, ohmsche Last mit Gegenspannung 217 f. -, ohmsch-induktive Last 218 ff. -, induktive Last mit Gegenspannung 220 ff. Gitterbindung 4 Glättungsfaktor 29 f. Gleichrichtersatz, Kennzeichnung 185 Gleichrichterschaltungen
SachwortverzeichAis
-, Brückenschaltungen B2, B6 179 ff. -, Mittelpunktschaltungen M1, M2, M3 178 f. -, übersicht 193 Gleichspannungsverstärker 74 Gleichstrom-Gegenkopplung 67 Gleichstrom-Verstärkungsfaktor 53 Gleichrichtung 174 ff. Gleichstromsteller -, abwärtstransformierend 222 f. -, aufwärtstransformierend 222 -, Löschkondensator 223 Gleichtaktunterdrückung 73 Glitches bei DA-Umsetzern 291 Graetzschaltung 179, 181 Grenzfrequenz 90 ff.
Halbleiterdiode -, Kennlinie 16 -, Ersatzschaltung 17 Halbleiterkanal 12 f. Halleffekt 3 Hallgenerator 1, 3 Hallspannung 2 f. Haltestrom, Thyristor 198 Heißleiter -, Meßheißleiter 3 f. - eigenerwärmter 4 Hochpaß 152 H-Pegel 122, 124, 127 f. Hysterese, Schmitt-Trigger 135
Ideelle Gleichspannung 182 Impedanzwandler 78 f. Impulsgenerator 169 Impulsübertrager 202 Induktionsspannung 141, 240 Induktivität, Schaltregler 240 Innenwiderstand -, Spannungsquelle 24 f. -, Spannungsregler 227 -, Stromquelle 36 f. -, Transistor 62 -, Verstärkerschaltung mit OP 82 ff. Integrator -, Integrierzeit 107 -, Schaltung 105 ff., 108 I nterface-Schaltungen 128 ff. Intrinsicleitung
siehe Eigenleitung Inverter 122 f. Invertierender Verstärker -, Schaltung 80 -, Verstärkungsfaktor 81 -, virtueller Nullpunkt 80 Isolierschicht-FET 13
J-FET 13 f., 126 J K-Flipflop 263 ff. Junktion
siehe Sperrschicht
335
Kanal 12f. Karnaugh-Veitch-Symmetrie-Diagramm 249 Kaskadierung von Zählerbausteinen -, parallel 170 ' -, seriell 169 Kathode -, Diode 8, 179 -, Thyristor 198 Kennlinien -, Diode 16 -, FET 38 -, Thyristor 198 -, Transistor 52, 55, 59 -, Z-Diode 26 Kippglieder
astabile 163 - bistabile 258 - monostabile 252 Klirrfaktor 94 Kollektor 49 Kollektorwiderstand 53, 55, 58 f., 63 Kommutierung 179 Komparator 134 Komplementäre MOS-FET 126 Komplexe Größe -,Imaginäranteil 153 -, Realanteil 153 Konjunktion
siehe UND-Verknüpfung Konstantspannungsquelle 226 Konstantstromquelle 35 f., 39 f., 40 f., Kontaktprellen 260 Koppelkondensator 57 Kühl körper -, Kühlmitteltemperatur 207 -, thermischer Widerstand 206 Kurzschlußschalter (Analogschalter) 131 KVS-Diagramm 249
Ladekondensator 183 f. Ladungsträger -, Beweglichkeit 3 f. -, Konzentration 3 f. -, -paare 4 -, thermische Paarerzeugung 4 -, solare Paarerzeugung 10 Lastfaktoren -, Fan-in 124 -, Fan-out 124 Lastminderungskurve -, Festspannungsregler 238 -, Transistor 139 Lastregelfaktor eines Spannungsreglers 227 Latch 259 Lawinendurchbruch 27 LC-Oszillator 149 ff. Least Significant Bit LSB 281 Leerlauf-Bandbreite 90 Leerlaufspannung -, Emitter-Grundschaltung 65
336
-, Hallgenerator 3 -, Gleichrichterschaltungen 178 ff. -, Spannungsstabilisierungschaltung 29 Leerlaufverstärkung des Operationsverstärkers
90 Leistungsanpassung 5 Leistungsmesser -, Anzeige in Gleichrichterschaltungen 195 Leistungs-MOS-F ET 137 ff. Leistungsverstärker 94 L-Pegel 122, 124, 127 f. Leuchtdiode LED 126, 129 Lichtquanten 10 Löcher 3 Löschen des Thyristors 199, 223 Logik - positive 122 - negative 122 Logische Grundschaltungen -, ODER 245 f. -, NAND 247 -, NICHT 123 -, NOR 248f. -, UND 244f. Lorentzkraft 1
Magnetfeldmessung mit Hallgenerator 3 Majoritätsträger 9 f., 11 Master-Slave-Flipflop 264 Meißner-Oszillator 149 ff. Minoritätsträger 9 f. Mischspannung -, arithmetischer Mittelwert 175 -, quadratischer Mittelwert 176 -, Welligkeit 177 -, Zerlegung in Komponenten 177 Mitkopplung 143 ff. Mittelpunktschaltung 178 Monostabile Kippstufe 252 f., 255 f. Monotonie des DA-Umsetzers 289 f. MOS-Feldeffekt-Transistor 14 MOS-FET-Schalter 137ff. Most Significant Bit MSB 282 Multiplizierer, analog 113 ff. Multiplexer, analog 133 Multiplizierender DA-Umsetzer 288 f. Multivibrator -, Operationsverstärker 156 -, Transistoren 162
Nachlaufsynchronisation PLL 167ff. NAND-Verknüpfung 247f. Negation 1 23 -, doppelte 251 Negative Logik 122 Negativer differentieller WiderStand 6 Nennwiderstand des NTC 4, 7 Netzgleichrichter
siehe Graetzschaltung Netzregelungsfaktor eines Spannungsreglers 227
Sachwortverzeichnis
Nichtinvertierender Verstärker 77 f. Nichtlineare Verzerrungen 93 f. Nichtlinearität des DA-Umsetzers 289 f. NTC-Widerstand
siehe Heißleiter N-Typ-Halbleiter 2 NOR-Verknüpfung 248 Nullkippspannung des Thyristors 198 Nullspannungsschalter 134, 203
ODE R- Verknüpfung 245 f., 316 Open-Kollektorausgang 125 Operationsverstärker -, Anschlüsse des "OP 741" 71 -, differentieller Ausgangswiderstand 74
, differentieller Eingangswiderstand 74 -, Gleichtaktunterdrückung 73 -, Leerlaufverstärkung 73 -, Stromversorgung 72 -, Transferkennlinie 73 Optokoppler 130 f. Oszillator
, LC-Schaltung mit OP 147 -, Meißnerschaltung 149 -, RC-Schaltungen 152 ff. -, Sch wingbedingungen 147f.
Paarbildung, thermische 4 Parallelgegenkopplung 86 Parallelschwingkreis 144f., 147f., 149, 153 Pegel 122 ff. Pegelumsetzer
siehe Interfaceschaltungen Phase-Locked-Loop PLL -, Prinzip 167 -, Schaltung 168 ff. Phasenanschnittssteuerung 210 ff. Phasenbedingung der Schwingungserzeugung
148 Phasendetektor für PLL-Schaltung 169 Phasenschieber-Oszillator 155 Periodengruppensteuerung 214 ff. Photonen 10 PN-übergang 8 ff. Potentialschwelle bei PN-übergang 8 Programmierbarer Zähler 272 f. PROM 278 P-Typ-Halbleiter 2
Quadratischer Mittelwert 176 Quantisierungsfehler 301 f. Quelle, gesteuert -, spannungsgesteuerte Spannungsquelle 74 -,spannungsgesteuerte Stromquelle 56 -, stromgesteuerte Stromquelle 54 Querstromfaktor 61
Rampenspannung 203 Rechteckgenerator -, Schaltung mit Schmitt-Trigger 156 f.
Sachwortverzeichn is
-, Schaltung mit Timer 158 f. -, Schaltung mit Transistoren 162 -, Tastverhältnis 166 RC-Oszillator -, Schaltung mit Bandpaß 152f. -, Schaltung mit Phasenschieber 155 -, Schaltung mit Wienglied 155 Redundanzen 249 f. Referenzspannung 33, 229 Regelkreis -, bei Spannungsregler 232 -, Vergleich mit Gegenkopplung 75 Regelverstärker 232 Reihengegenkopplung 86 Rekombination 4 Resonanzfrequenz 144 Resonanzwiderstand 145 f. Restwelligkeitsfaktor eines Spannungs·
reglers 227 RMS (Root Mean Square Value) 175 ff. ROM 291 RS-Flipflop 258 f. Rückkopplung 146,149, 155, 160 Rückwärtszähler 271
Sättigungsstrom des FET 13 f. Schalter, elektronischer -, Ersatzschaltbild 121 - prellfreier 260 -, Widerstandsverhalten 120f. Schaltfunktion DNF 245ff., 251 Schalthysterese des Schmitt· Triggers 135 Schaltnetz
siehe Verknüpfungsschaltungen Schaltregler 239 ff. Schaltvariablen 244 Schaltwerk
siehe Flippflops und Zähler Schaltzeiten -, Analogschalter 132 f. -, Leistungs-MOS·FET 139 Schleifenverstärkung 147 Schleusenspannung der Diode 10 Schmitt-Trigger -, Schaltung mit OP 135 f. -, Schaltung mit TTL und CMOS 137 -, übertragungskennlinie 135 f. Schwellenspannung 14 Sch weil wertschalter - Komparator 134 - Schmitt-Trigger 135 f. Schwingkreis -, Berechnungsgrundlagen 144 f. -, gedämpfte Schwingung 144 f. -, ungedämpfte Schwingung 143 Sekundär-Schaltregler 240 Selbsthaltung 257 Serienschalter (Analogschiilter) 131 Serienstabilisierung 229 f. Signalankopplung, Verstärker 56f.
Signalauskopplung, Verstärker 64 Signale
analoge 44 - binäre 45 - digitale 46 Signalpegel -, CMOS 127 -, TTL 124 Signalverarbeitung, binär 249 ff. Silizium 2 Sinusgenerator - analoger 147f., 149f., 152f. - digitaler (Prinzip) 291 Slew-rate 92 f. SOAR (Safe Operating Area) 235 SOAR-Diagramm 138 f. Source 12 Sourcewiderstand der Stromquelle 39 f. Spannungsausgang, Verstärker 82 f. Spannungs-Frequenz-Umsetzer 165 SJ)annungsgegenkopplung
337
siehe Reihengegenkopplung Spannungsgesteuerte Oszillator VCO 162 ff.,
166,168 Spannungsglättung 183 f. Spannungskomparator 134 Spannungspfeile am Transistor 50 Spannungsquelle, gesteuerte 74 Spannungsquelle, ideale 24 Spannungsregler 236 f. Spannungsstabilisierung -, Definition der Kenngrößen 226 ff. -, Grundschaltung mit Z-Diode 28 ff. -, Schaltung mit Emitterfolger 229 -, Schaltung mit Operationsverstärker 232 -, Spannungsregler (Dreipunkt) 238 f. -, Spannungsreglerbaustein 236 ff. -, Schaltreglerprinzip 239 ff. -, Strombegrenzung 234 f. Spannungssteuer-Kennlinie des Transistors 55 Spannungsverdoppler 187 Spannungsverstärkungsfaktor 61 f. Speicher -, Flipflops 258 ff., 261, 263 ff. -, Wortspeicher 278, 291 Speicherdrossel für Schaltregler 239 f. Sperrschicht 9 f. Sperrstrom, Dioden 9 Stabilisierung, Arbeitspunkt 67,72 Stabilisierungsfaktor
siehe Netz- und Lastregelungsfaktor Steilheit, Transistor 55 f. Sternschaltung, Gleichrichter 179 Steuersatz für Thyristor -, Blockschaltung für indirekte Vertikal·
steuerung 203 -, Zündwinkel 201 Störabstand 124 Störstellenleitung 3 Stromausgang, Verstärker 82 f.
338
Strom begrenzung, Spannungsregler 234 f. Stromflußwinkel 185 Stromgegenkopplung
siehe Parallelgegenkopplung Stromglättung 187 ff. Stromlücken 220 Strompfeile am Transistor 50 Stromquelle, gesteuerte 54, 56 Stromquelle, ideale 35 Stromstabilisierung -, Prinzip 35 f. -, Schaltung mit FET 39 ff. Stromsteuer-Kennlinie, Transistor 52 Stromverstärkungsfaktor, Transistor 53 f. S",bstrat 13 f. SUbtrahierschaltung 102 Synchronzähler 267f.
Takt -, Steuerung von Flipflops und Zählern 261,
263f.,293 -, synchronisieren externer Signale 274 Tastverhältnis bei Impulsen 166 Temperatur -, Gehäuseboden 206 f. -, Kühlmittel 206 f. -, Sperrschicht, zulässige 206 f. Temperaturabhängigkeit -, Durchlaßspannung der Diode 18 -, Sperrstrom der Diode 18 Tem peratur koeffizient -, Metalle 3 -/ Halbleiter 4 -, Z-Spannung 26 f. Thyristor -, Anschlüsse und Schichtenaufbau 198 -, Durchlaßverluste 203, 205 -, Einraststromwert 198 -, Haltestromwert 199 -, Hauptkennlinien 198 -, kritische Spannungssteilheit 200 -, Nullkippspannung 198 -, tündbereiche 200 Tiefpaß 90, 109 ff., 170 Timer 157ff. Toggle 263f. Transistor -, NPN-Typ 49 ff. -, PNP-Typ 49ff. Transistorverstärker 57, 59, 62, 64, 67 Trennverstärker 105 Treppenspannung 291 Triac
, Kennlinien 208 -, Laststromsteilheit 208 -, RC-Beschaltung 209 -, Spannungssteilheit 208 f. Tri-state-Ausgang 126 TTL-Ausgänge -, Gegentakt 125
Sachwortverzeichnis
-, Open-Kollektor 125 -, Tri-state 125 TTL-Pegel 124 ff. TTL-Schalter 124 f. Typenleistung, Transformator 194
übernahmeverzerrungen bei Gegentakt-Endstufen 94
übersteuerung, Verstärker 65 Übersteuerungsfaktor 122 übertragungs-Kennlinie, Vierpol 19 f. U-I-Kennlinien
lineare 8 - nichtlineare 6, 8 - stationäre 6 Um kehraddierer 98 f_ Um kehrintegrator 106 Umsetzzeit, AD-Umsetzer 301,303 f. UND-Verknüpfung 244
VCD-Baustein, U-f-Umsetzer 165 Verknüpfungsschaltungen, binäre 248 Verlustleistung, Thyristor 204 f_ Verstärker -, Prinzip 46 f. -, Signal-Ersatzschaltung 48 -, Widerstands-Ersatzschaltung 47 Verstärkung 46 f. Verstärkungsfehler, DA-Umsetzer 289 f. Verzerrungen, nichtlineare 93 f. Vierquadranten-Multiplizierer 114 ff. Virtueller Nullpunkt 80, 98 Vollaussteuerung, Verstärker 65 Voll weg-Gleichrichtung
siehe Zwei weg-Gleichrichtung Vorbereitungseingänge, J K-FF 263f. Vorwärts-Rückwärts-Zähler 271 Vorwahlzähler 272 f.
Wärmeleitwert 5 Wahrheitstabelle
siehe Funktionstabelle Wandlungsrate, AD-Umsetzer 303 Wechselstromschalter 214 ff. Wechselstromsteller 210 ff. Welligkeit einer Mischspannung 177 Wheatstonesche Brücke 5, 103 ff. Widerstandstransformation
siehe Impedanzwandler Wienglied-Oszillator 155, 172 Widerstand
differentieller 17,27,56,74,204,227,230 negativ differentieller 6 statischer 36 thermischer 206 steuerbarer 13,47
Widerstandsgerade 29,37,59 f. Wired-AND-Verknüpfung 125
Sachwortverzeichnis
Zähler -, Ansteuerung eines Wortspeichers 272 f. - asynchroner 267 - synchroner 267f. -, Dualzähler 265 -, BCD-Zähler 266 -, Kaskadierung 269 f. -, Programmieren (Voreinstellen) 272 ff. -, Zählrichtungsumkehr 271 -, Zählen von Mengendifferenzen 274 ff. -, Zweiquadranten-Zähler 277 Zähl pfeile bei Transistoren 50 Z-Diode 26 ff. Zeitgliecler -, Ausschaltverzögerung 254 -, Einschaltverzögerung 254 -, Impuls verkürzen 254 -, Impuls blocken 254 -, Impuls ausblenden 254 Zeitkonstante 184 Zenereffekt 26 Zünden, Thyristor 200 ff. Zustands-Folge-Diagramm -, D-FF 262 -, JK-FF 263 -, RS-FF 261 Zweipulsvercloppler 187 Zweiquadranten-Multiplizierer 113 Zwei weg-Gleichrichtung 179
339
Steuerungstechnik mit SPS
Bitverarbeitung und Wortverarbeitung, Regeln mit SPS, von der Steuerungsaufgabe zum Steuerprogramm
von Günter Wellenreuther und Dieter Zastrow
4., durchges. Aufl. 1996. XI I, 537 S. mit 101 Abb., 71 Beisp., 108 Übungsaufg. und
einem kommentierten Programmverzeichnis (Viewegs Fachbücher der Technik) Kart.
ISBN 3-528-34580-2
Das Lehrbuch behandelt die Themen aus der Steuerungs- und Regelungstechnik, wie sie für den Einsatz von speicherprogrammierbaren Steuerungen notwendig sind. Im ersten Teil des Buches werden die Grundlagen der Steuerungstechnik, der Aufbau und die Funktionsweise einer SPS erläutert. Im zweiten Teil werden die Verknüpfungs- und Ablaufsteuerungen behandelt. Der dritte Teil führt in die Verarbeitung von digitalen Signalen ein, um die Grundoperationen für digitale Steuerungen, die Wortverarbeitung, die Beschreibungsmittel und Entwurfsmethoden von digitalen Steuerungsprogrammen vorzustellen. Der abschließende vierte Teil thematisiert die Grundbegriffe der Regelungstechnik. Es wird gezeigt, wie die regelungstechnischen Grundelemente in eine SPS umgesetzt werden .
Lösungsbuch Lösungen der Aufgaben
3 ., korr. Aufl. 1996. X, 178 S. (Viewegs Fachbücher der Technik) Kart. ISBN 3-528-24637-5
Änderungen vorbehalten. Erhältlich im Buchhandel oder beim Verlag.
Abraham-Lincoln-Slr. 46 aI Postfach 15 46 ~
65005 Wiesbaden Fax. (06 11) 78 78-4 20
Internet: hUp:llwww.vieweg.de VI.weg
Speicherprogrammierte
Steuerungen SPS Verknüpfungs- und Ablaufstrukturen
Von der Steuerungsaufgabe zum Steuerungsprogramm
von Günter Wellenreuther und Dieter Zastrow
3., durchges. Aufl. 1988. VIII , 219 S. mit 200 Abb., 40 Beisp. u. 47 Übungen.
(Viewegs Fachbücher der Technik) Kart.
ISBN 3-528-24464-X
Die Darstellung deckt sich mit dem Lehrplaninhalt für die Fachrichtung Maschinenbau. Sie ist ebenso geeignet für die schulische und betriebliche Aus- und Weiterbildung im Bereich der Elektrotechnik.
Lösungsbuch Lösungen der Übungsaufgaben
1988. VIII, 159 S. (Viewegs Fachbücher der Technik) Kart. ISBN 3-528-04406-3
Änderungen vorbehalten. Erhältlich im Buchhandel oder beim Verlag.
Abraham-Lincoln-Str. 4611 Postfach 1546
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