Elektronik 1 Prüfung 2: 16.5. 2007: Serie A Zeit 45 Minuten Name: Eigene Zusammenfassung von 5 Seiten erlaubt Taschenrechner erlaubt, PC und Handy nicht erlaubt Jede vollständig richtig gelöste Teilaufgabe gibt 3 Punkte Zuerst alle Aufgaben durchlesen und mit der einfachsten beginnen Jede Teilaufgabe lässt sich unabhängig von den anderen lösen Tipps 1. Analysieren Sie diese Logarithmier-Schaltung. Der Operations-Verstärker kann als ideal angenommen werden. Gegeben sind weiter der Widerstand R und die Diode D (Is und m∙UT sind bekannt). D R + Uaus Uein + a. Beschreiben Sie verbal, wie die Schaltung funktioniert. b. Leiten Sie die Formel her für Uaus = f(Uein, R, Is, m∙UT). (Achtung: nicht aus der Formelsammlung abschreiben sondern herleiten) c. Wie wirken sich die Zuleitungs- und Bahn-Widerstände in der Diode aus? (Verlangt wird eine qualitativ richtige Antwort, keine Rechnung) d. Die Dioden-Kennlinie ist temperaturabhängig. Skizzieren Sie eine Schaltung, mit der dieser Effekt kompensiert werden kann. e. Geben Sie zu jede der folgenden Diodentypen an, ob er für diese Schaltung geeignet ist oder nicht und begründen Sie die Antworten. Zur Auswahl stehen Schalt-, PINund Zener-Diode. 2. Kurzfragen a. Skizzieren Sie eine Schaltung mit Solarzellen, mit der ein 1.2V-Akku bei Sonnenschein geladen werden kann und mit der sich der Akku bei Dunkelheit nicht über die Solarzellen entlädt. b. Welcher Diodentyp ist geeignet für einen Spannungswandler (z.B. Ladungspumpe), wo es auf hohen Wirkungsgrad ankommt (Antwort begründen)? ZHW/Dep. T / 747101413 Seite 1 / 2 H. Hochreutener / 07.06.2017 3. Diese Schaltung wird eingesetzt gegen Überspannung am Eingang. Sie soll allfällige Überspannungen ableiten und die Schaltung schützen, aber das Signal nicht verfälschen. R + + OP Signal Z a. Für welche Art von Signalen ist die Schaltung geeignet (Antwort begründen)? b. Geben Sie eine sinnvolle Grössenordnung für den Widerstand R an (Antwort begründen). Beim Gehen über einen Kunststoffboden können elektrostatische Überspannungen bis zu 35kV entstehen. Der Operations-Verstärker erträgt ohne Schutz kurzzeitig bis zu 500V Überspannung. Was spricht für einen niederohmigen, was für einen hochohmigen Widerstand? 4. Dimensionieren Sie diese Gleichrichter-Schaltung. Der Spannungsabfall an den Dioden in Durchlassrichtung kann mit 0.6V konstant angenommen werden. Die Quelle Uq liefert eine sinusförmige Spannung mit einem Spitzenwert von 20Vp bei einer Frequenz von 400Hz. Die Zenerdiode hat eine Zenerspannung von 12V bei 50mA, die Zenerimpedanz in diesem Punkt beträgt 10Ω, der maximal zulässige Zenerstrom ist 100mA. Die Last nimmt einen konstanten Strom von 20mA auf (unabhängig von der Spannung). Uc Ulast + C R Z Last GR Uq a. Skizzieren Sie den Verlauf der Kondensator-Spannung Uc über eine ganze Periode der Wechselspannung und berechnen Sie deren Maximalwert. b. Wie gross muss der Widerstand R gewählt werden, wenn die Spannung Uc mindestens 15V beträgt? c. Wie gross muss der Kondensator C für obige Annahme gewählt werden? Fall Sie die vorherige Teilaufgabe nicht lösen konnten, nehmen Sie R = 82Ω an. d. Berechnen Sie den Ripple (Maximum - Minimum) der Spannung Ulast (Lösung der vorherigen Teilaufgabe ist hier ausnahmsweise vorausgesetzt). ZHW/Dep. T / 747101413 Seite 2 / 2 H. Hochreutener / 07.06.2017