Praktikum: Grundlagen der Elektrotechnik und Halbleiterelektronik

Praktikum: Grundlagen
der Elektrotechnik und
Halbleiterelektronik
Versuch 2_2
BERUFSAKADEMIE SACHSEN
Staatliche Studienakademie
Leipzig
Studiengang Informatik
1. Semester
Gleichrichterdiode
Dr. S. Schneider
L. Aschmann
Prof. Dr. I. Brunner
Versuchsaufgabe
1. Gleichrichterdiode
(a) Bestimmen sie an der Gleichrichterschaltung in Abb. 1 durch eine oszillografische
Messung des Spannungsfalls an RV den Diodenspitzenstrom Isp und die Stromflussdauer
Δt ! Führen Sie die Messungen für die Lastwiderstände RL = 470 Ω und
RL = 100 Ω / 2 Watt durch! Als Spannungsquelle dient ein 8V-WechselspannungsSteckernetzteil. Diskutieren Sie die Ergebnisse!
D
1N4001
Ue
8V
C
50Hz
470µF
R_L
470 Ohm
RV
0
12 Ohm
Abbildung 1: Gleichrichterschaltung
(b) Messen Sie ohne den Kondensator C die am Widerstand RL auftretende Spitzenspanung
URsp für R = 470 Ω und R = 100 Ω / 2 Watt, und ermitteln Sie daraus den experimentell
vorliegenden Innenwiderstand Ri (einschließlich Rv) der Gleichrichterschaltung!
(c) Oszillographieren Sie am Kondensator C = 470 µF für den Widerstand RL = 470 Ω die
Gleichspannung UR und die ihr noch überlagerte Wechselspannung! Halten Sie das
Ergebnis grafisch fest!
2. Gleichrichterbrücke
(a) Entwerfen und skizzieren Sie eine Gleichrichterschaltung mit Glättungskondensator C und
Lastwiderstand RL = 220 Ω / 2 Watt unter Verwendung des Brückengleichrichters
B40C800DIP (entspricht Typ DF04)!
(b) Skizzieren Sie das Oszillogramm der Gleichrichterschaltung mit und ohne
Lastwiderstand RL und dokumentieren Sie alle wichtigen Messwerte! Dabei verwenden
Sie für den Glättungskondensator folgende Werte:
C = 0 µF (kein Glättungskondensator)
C = 10 µF
C = 47 µF
C = 100 µF
C = 470 µF.
Erklären Sie, was passiert!
(c) Warum schaltet man üblicherweise einen kleinen Keramik- oder Folienkondensator
(ca. 100 nF) parallel zum Glättungskondensator (üblicherweise ein
Elektrolytkondensator)?
3. Diskutieren Sie die Fehlereinflüsse beider Teilversuche!
Vorbereitungsthemen
Aufbau und Funktionsweise einer pn-Diode, Diodenkennlinie, Kennlinie eines ohmschen
Widerstands, Kondensator, Kapazität, Aufbau und Handhabung eines
Elektrolytkondensators, Ein- und Ausschaltvorgänge am Kondensator, Zeitkonstante,
Frequenz, Wechselspannung, Wechselstrom, Funktionsweise eines Oszilloskops
Ausschnitt aus dem zeitlichen Verlauf der Eingangs- und der Spannung am Widerstand RV:
Blaue Kurve: Eingangsspannung Ue(t)
Rote Kurve: Spannung am Widerstand RV
Wie wird der Diodenspitzenstrom bestimmt?
Warum ist die Stromflussdauer ein entscheidender Parameter für die Schaltung in Abb. 1?
Überlegen Sie sich eine Formel zur Bestimmung des Innenwiderstands in Aufgabe 1(b)!
Interpretieren Sie folgende Grafik:
Unterschied zwischen Einweg- und Zweiweggleichrichtung, Arten der ZweiwegGleichrichtung
Messgeräte und Hilfsmittel
Digitalmultimeter, DC-Spannungsquelle, Frequenzgenerator, Oszilloskop, ElektronikSteckbrett, Laborkabel, Messleitungen, Bauelemente (Widerstand, Kondensator)
Literatur
Plassmann, Schulz: Handbuch Elektrotechnik, Vieweg+Teubner, 2009 (Springer EBooks)
Göbel: Einführung in die Halbleiter-Schaltungstechnik, Springer, 2008 (Springer EBooks)
Oszilloskop.pdf, I:\material\schneider_susanne\Elektrotechnik_Elektronik\SE 2009\2.Semester\Praktikum