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Peter Hall / Dietmar Glachs
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K
Koom
mppoonneenntteenn ddeerr Ü
Übbeerrttrraagguunnggsstteecchhnniikk
1.1.1 Was verstehen Sie unter dem Begriff „Selektion“ und welche Schaltungen
werden dazu verwendet?
Selektion = Auswahl gewünschter Frequenzbereiche.
Schaltungen mit frequenzabhängigen Übertragungsfunktionen
(Frequenz-)Filter genannt (Hochpaß, Tiefpaß, Bandpaß)!
1.1.2 Zeichnen Sie das Schaltbild eines einfachen Tiefpasses und berechnen Sie
allgemein den Frequenzgang!
Frequenzgang = Quotient der Ausgangsspannung Ua(t) zur Eingangsspannung Ue(t)
Ausschließlich sinusförmige Signale werden betrachtet.
UR
I
R
I
Ue
C
Ua
UC
U a = U C ; U e = U R + U C = I ⋅ R + I .( − jX C )
F( j ω ) =
Ua
I .( − jX C ) / − jX C
=
Ue
I .( R − jX C ) / − jX C
1
⇒
1+
R
− jX C
1
=
1+ j
R
XC
Durch zerlegen des Frequenzganges in Betrag und Phase F( jω ) = F ⋅ e
F(ω ) =
1
jϕ
1
=
1+ j
R
1
ωC
=
1
1 + jω RC
erhält man:
ϕ = − arctan(ω ⋅ RC )
1 + ω 2 ⋅ R2 ⋅ C 2
1.1.3 Für welche Signalformen ist der Frequenzgang definiert?
Sinusförmige Signale!
1.1.4 Welche Frequenzen bezeichnet man bei Filter als Grenzfrequenz?
⎛ 1 ⎞
⎟ abgesunken ist!
⎝ 2⎠
Frequenz, bei der Betrag des Frequenzganges auf 0,707 ⎜
F(ω g ) =
⇒ ωg =
2
1
1 + ωg ⋅ R ⋅ C
2
2
2
=
1
2
2 /
nurNenner ⇒ 1 + ω g ⋅ R 2 ⋅ C 2 = 2 ⇒ ω g ⋅ R 2 ⋅ C 2 = 1
2
2
1
1
⇒ ωg =
2
R ⋅C
R ⋅C
2
ω = 2πf ⇒ f =
ω
2π
⇒ fg =
1
2π ⋅ R ⋅ C
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1.1.5 Erklären Sie die Begriffe „Ortskurve“ und „Bode-Diagramm“!
Ortskurve: ist der geometrische Ort der Spitzen, eines von einem Parameter abhängigen Zeigers.
Bode-Diagramm: Methode zur Darstellung des Amplituden u. Phasenganges bei sinusförmigen Größen. Es wird
dabei der Logarithmus des Amplitudenverlaufes über dem Logarithmus der Frequenz aufgetragen
|F(jω)|=Amplitudengang. In einem zweiten Bild wird der Phasenverlauf über dem Logarithmus der Frequenz
aufgetragen. ϕ(jω)=Phasengang.
1.1.6 Zeichnen Sie die Ortskurve eines Tiefpasses
Im
Ue
ω=∞
ω=0
ϕ
Re
UR
Ua
ω
1.1.7 Zeichnen Sie das Bode-Diagramm eines Tiefpasses!
|F| lg|F|
ωg
10
1
Reelle Kurve
1
0
0,1
-1
0,01
-2
Amplitudengang
ω
0,001
0,01
0,1
1
10
100
1000
0
45
Phasengang
90
ϕ
Steigung der Geraden
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1.1.8 Wie ist das Amplitudenverhältnis aufzutragen um die Dämpfung in Dezibel zu
erhalten?
Das Spannungsverhältnis wird im logarithmischen Maß als Pegel angegeben:
F ( jω )
= 20
⎛ U
lg ⎜⎜
⎝ U
a
e
⎞
⎟ [dB
⎟
⎠
]
1.1.9 Stellen Sie die Differentialgleichung eines Tiefpasses auf.
du (t )
du (t )
du (t )
ua (t ) = uC (t )
i (t ) = C ⋅ C
u R (t ) = R ⋅ i (t ) = R ⋅ C ⋅ a
=C⋅ a
dt
dt
dt
du (t )
ue (t ) = u R (t ) + ua (t ) = R ⋅ C ⋅ a + ua (t )
dt
Diff.Gleichung :
1
1
dua (t )
ua (t ) =
ue (t )
+
dt
R ⋅C
R ⋅C
ue (t ) auf 0 setzen
a) homogene Lösung
u a = K1.eλt .......Ansatz allgemein Gültig
dua (t )
dua (t )
eingesetzt =
= K1.λ.eλt
dt
dt
1
K1.λ .eλt +
⋅ K1.eλt = 0
= homogen
R.C
1
1
λ+
=0⇒λ =−
jetzt Lambda in Ansatz wieder einsetzen
R.C
R.C
u a = K1.e
−
1
t
R .C
b) inhomogene Lösung
u a = K 2 Ansatz
dua (t )
1
1
= 0 ( nach t abgeleitet ) ⇒
⋅ K2 =
⋅U0 ⇒ K2 = U0
dt
R.C
R.C
ua = U0
jetzt in Ansatz wieder einsetzen
Gesamt : homogen + inhomogen
u a (t) = u a (t)homog. + u a (t)inhomog ⇒ K1.e
−
1
t
R .C
+ U0
Anfangsbedingung :
t = 0 ⇒ u a (t) = 0
0 = K1.e0 + U 0 ⇒ K1 = −U 0
in ursprüngliche Formel eingesetzt :
u a (t) = u a (t)homog. + u a (t)inhomog ⇒ −U 0 .e
−
1
t
R .C
t
−
⎛
⎞
RC ⎟
⎜
+ U 0 ⇒ U a (t ) = U 0 .⎜1 − e ⎟
⎝
⎠
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1.1.10 Zeichnen Sie die die Sprungantwort eines Tiefpasses.
Ua(t)
U0
t
Ua(t)
Steigungstangente am Punkt te
Steigungstangenten
U0
90%
10%
t
te
τ
2τ
3τ
Anstiegszeit ta ( zw. 10-90% )
1.1.11 Erläutern Sie den Zusammenhang der Zeitkonstante τ mit der Anstiegszeit ta
und der Grenzfrequenz fg an Hand einer Formel oder Ableitung.
Der stationäre Wert Uo wird nur asymptotisch erreicht. Die Zeitkonstante τ gibt an, wie lange es dauert, bis die
Abweichung vom stationären Wert Uo nur noch den e-ten der Sprunghöhe beträgt.
τ = R.C
Charakteristisch für den Tiefpaß ist die Anstiegszeit ta.
t
⎛
− ⎞
ua (t ) = U 0 .⎜⎜1 − e τ ⎟⎟
⎝
⎠
t
− 10
ua (t )
= 1 − e τ = 0,1 → t10 = −τ . ln 0,9
U0
t
− 90
ua (t )
= 1 − e τ = 0,9 → t90 = −τ . ln 0,1
U0
ta = t90 − t10 = τ .(ln 0,9 − ln 0,1) = τ . ln 9
ta ≈ 2,2.τ
1.1.12 Zeichnen Sie das Schaltbild eines einfachen Hochpasses und berechnen Sie
allgemein den Frequenzgang!
UC
F ( jω ) =
Ua
R
jωRC
=
=
1
Ue R +
1 + jωRC
jωC
I
I
C
Ue
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R
UR
Ua
No
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1.1.13 Zeichnen Sie die Ortskurve eines Hochpasses.
Im
ω
Ua
ϕ
UR
Ue
ω=0
ω=∞
Re
1.1.14 Zeichnen Sie das Bode-Diagramm eines Hochpasses.
|F| lg|F|
10
1
1
0
ωg ( -3dB )
Reelle Kurve
ω
0,01
0,1
1
10
100
1000
-1
0,1
-2 Amplitudengang
0,01
-3
0,001
ϕ
90
45
Phasengang
ω
0
0,01
0,1
1
10
100
1000
Steigung der Geraden
1.1.15 Stellen Sie die Differentialgleichung eines Hochpasses auf.
dua (t )
1
du (t )
+
ua (t ) = e
dt
R.C
dt
Zeitbereich : ua (t ) = U 0 .e
−
1
R .C
Achtung bei Phase, kein Minus!!!
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1.1.16 Zeichnen Sie die Sprungantwort eines Hochpasses.
Ue(t)
U0
t
Ua(t)
Steigungstangente am Punkt te
U0
90%
t
τ
te
2τ
10%
3τ
Steigungstangenten
Anstiegszeit ta ( zw. 10-90% )
1.1.17 Was ist ein Bandpaß und wie kann dieser realisiert werden?
Reihenschaltung eines Hoch- und eines Tiefpasses. Zweck dieser Schaltung ist es, nur eine bestimmte Bandbreite
passieren zu lassen.
1.1.18 Zeichnen Sie das Schaltbild eines Sperrfilters und erläutern Sie die
Funktionsweise.
Doppel-T Filter!
C
C
R
Hohe Frequenzen
Tiefe Frequenzen
R
Ua
Ue
2C
½R
Für hohe und tiefe Frequenzen wird Ua = Ue, bei Resonanzfrequenz wird die Ausgangsspannung gleich null.
Hohe Frequenzen über die beiden Kondensatoren, tiefe Frequenzen über die beiden Widerstände!
1.1.19 Welche Möglichkeiten kennen Sie, einen steilen Frequenzgang zu realisieren.
¾
¾
¾
Reihenschaltung mehrerer Filter
Verwendung von LRC-Schaltungen
Verwendung von aktiven Bauelementen (OPV)
1.1.20 Welche Vorteile haben aktive Filter und wofür werden Sie eingesetzt?
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Frequenzgang, der in der Nähe der Eckfrequenz möglichst steil abfällt.
Keine großen, unhandlichen Induktivitäten benötigt!
Höhere Flankensteilheiten, größere Gütefaktoren
Einfachere Berechnung
Einstellbare Filtercharakteristik
Rückwirkungsfreies Zusammenschalten mehrerer Filter
Keine Dämpfung, sondern Verstärkung
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1.1.21 Geben Sie den Frequenzgang eines Tiefpaß-Filters n-ter Ordnung an.
F ( jω) =
1
(1 + jωT1 ) ⋅ (1 + jωT2 ) ⋅ (1 + jωT 3 ) ⋅ ...
1.1.22 Zeichnen Sie das Schaltbild eines aktiven Tiefpaß-Filters zweiter Ordnung.
R
C2
R
R
Ue
-+
C1
Ua
1.1.23 Erläutern Sie die Vorgehensweise von Transformationen bei aktiven Filtern.
Ausgehend vom Tiefpaß kann durch eine Transformation der Übertragungsfunktion der Hochpaß bzw. der Bandpaß
realisiert werden:
F ( P) =
F ( P) =
1
Übertragungsfunktion des Tiefpasses
1 + P.a1 + P 2 .a2
1
a
a
1 + 1 + 22
P P
Übertragungsfunktion des Hochpasses
1.1.24 Wie kann ein aktiver Bandpaß durch Transformation gewonnen werden?
1 ⎛
1⎞
.⎜ P + ⎟ ersetzt wird!
Bandpaß: wenn Frequenzvariable P durch
∆Ω ⎝
P⎠
Die normierte Bandbreite ∆Ω = Ω max − Ω min ist frei wählbar. Ω =
ω
ωE
1.1.25 Zeichnen Sie das Schaltbild eines Doppel-T Filters.
C
C
R
R
Ue
Ua
2C
½R
1.1.26 Erläutern Sie allgemein die Funktionsweise digitaler Filter.
Ein analoger Tiefpaß gleicht einem Integrator (aufsummieren). Ein digitales Filter integriert durch eine
Verzögerungsschaltung. Die Verzögerung wird durch ein Schieberegister realisiert, durch das die Abtastwerte der
Eingangsfunktion durchgeschoben werden. Einfachste Fall ist die Verzögerung um einen Zeitintervall tp.
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1.1.27 Zeichnen Sie einen digitalen Integrator und geben Sie die Ausgangsspannung
zum Zeitpunkt n.T p an.
u e[( n −1)Tp ]
u a (n.Tp ) = u e[(n −1)Tp ] + u a [( n −1)Tp ]
TP
+
+ u a [( n −1)Tp ]
1.1.28 Zeichnen Sie den Amplitudengang eines Digitalfilters 1. Ordnung!
ω .TP ≤ π
|F(jω)|
ω.TP
π
0
2π
3π
4π
Hohe Frequenzen
Kleine Frequenzen
1.1.29 Wie kann digitales Hochpaßverhalten realisiert werden?
Durch verwenden eines digitalen Differenzierers. Dies wird durch vertauschen des Vorzeichens bei der Rückführung
realisiert.
1.1.30 Wodurch sind die Eigenschaften eines digitalen Filters bestimmt?
Die Eigenschaften werden durch die Koeffizienten bzw. Multiplikatoren C 0, D 0 und D 1 bestimmt. Diese lassen sich
durch Programmieren leicht festlegen.
− jω .T p
Für
z=e
gilt:
F ′( z ) =
ua ( z ) D1.z + D0
=
ue ( z )
z − C0
1.1.31 Woraus bestehen Schwingkreise und welche Eigenschaften haben diese?
Bestehen aus einer Reihen- oder Parallelschaltung von Spulen und Kondensatoren. Sie haben die Eigenschaft, daß
beim Anschluß an eine Wechselspannung erzwungene Schwingungen mit der Frequenz der Wechselspannung
auftreten.
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1.1.32 Berechnen Sie die Resonanzfrequenz und die Resonanzkreisfrequenz eines
Reihenschwingkreises.
Man spricht von Resonanz, wenn XL gleich XC ist. Dabei „verschwindet“ der imaginäre Anteil des
Scheinwiderstandes und es gilt R=Z.
ω0 =
f0 =
1
L.C
1
2π . L.C
Resonanzkreisfrequenz
Resonanzfrequenz
Verstimmung : v =
ω 2 − ω02
ω ⋅ ω0
1.1.33 Erläutern Sie den Begriff „komplexes Stromverhältnis“
Das komplexe Stromverhältnis ist das Maß für die Schärfe einer Resonanz.
I=
U
IO =
1
R + jω .L − j
ωC
I
R
=
q=
I 0 R + jω .L − j 1
ωC
U
R
I0 = bei Aufhebung von X C + X L
1.1.34 Wie kann die Bandbreite eines Serienschwingkreises berechnet werden.
f
Bandbreite ∆f = f 0 .d = 0
Q
1.1.35 Leiten Sie die Formel für den komplexen Scheinwiderstand eines
Parallelschwingkreises ab.
1
1 ⎞
⎛
Y = + j ⎜ ω .C −
⎟
ω .L ⎠
R
⎝
Z=
⋅R
1
1
=
1
1 ⎞ ⋅R
Y
⎛
+ j ⎜ ω .C −
⎟
ω .L ⎠
R
⎝
1 ⎞
⎛
⎛ 1
⎞
1 − jR⎜ ω .C −
R + jR 2 ⎜
− ω .C ⎟
⎟
R
ω .L ⎠
⎝
⎝ ω .L
⎠
⇒
.
⇒Z =
2
1 ⎞
1 ⎞
⎛
⎛
1 ⎞
⎛
1 + jR⎜ ω .C −
⎟ 1 − jR⎜ ω .C −
⎟
1 + R 2 ⎜ ω .C −
⎟
L
.
ω
.
L
ω
⎝
⎠
⎝
⎠
ω .L ⎠
⎝
1.1.36 Welche Bedingung gilt zur Berechnung der Resonanzfrequenz eines
Schwingkreises?
XC muß gleich XL sein!!!
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1.1.37 Zeichnen Sie das Schaltbild eines RLC-Sperrfilters und erläutern Sie die
Funktionsweise.
UR
I
R
Frequenzgang
C
Ua
Ue
1 − ω 2 .R 2 .C 2
Ua
F ( jω ) =
=
U e 1 − ω 2 .R 2 .C 2 + jω .4.R.C
L
Bei der Resonanzfrequenz (d. h. XC gleich XL ) stellt diese Schaltung einen Kurzschluß dar und die
Ausgangsspannung wird NULL!
1.1.38 Welche zwei große Gruppen werden bei Schwingungserzeugern unterschieden.
¾
¾
Harmonische Oszillatoren
Impulsoszillatoren
(sinusförmige Spannungen)
(nicht sinusförmige Spannungen)
1.1.39 Erläutern Sie allgemein die Schwingungserzeugung und schreiben Sie die
Schwingbedingungen auf..
ue(t)
Verstärker v
±
ua
k.ua
Rückführung k
Schwingungserzeugung: Elektrische Schwingungen werden in rückgekoppelten Systemen erzeugt. Dieses besteht
aus einem Verstärker v und einem Rückführungsnetzwerk mit dem Faktor k.
ua(t) >0 obwohl ue=0
Schwingungsbedingung : k.v.ua(t) = ua(t) !
Schleifenverstärkung vr=k.v muß 1 ergeben
Amplitudenbedingung: v r = k . v = 1 Der Oszillator kann nur dann schwingen, wenn der Verstärker die
Abschwächung im Rückkoppelnetzwerk aufhebt und es gilt:
Phasenbedingung:
α k + α v = 0, π .......
Eine Schwingung kann nur dann zustandenkommen, wenn die
Ausgangsspannung k.ua(t) mit der Eingangsspannung in Phase ist.
1.1.40 Durch welchen Wert der Schleifenverstärkung kann ein exponentielles
Anwachsen der Schwingung erreicht werden?
vr > 1 bewirkt exponentielles Anwachsen der Schwingung!
1.1.41 Welches ist das Kennzeichen des Meißner-Oszillators?
Rückkopplung erfolgt über einen Transformator, dessen Primärwicklung zusammen mit einem Kondensator den
frequenzbestimmenden Schwingkreis darstellt.
1.1.42 Wodurch können Schwingkreise eine höhere Frequenzstabilität erhalten?
Durch Verwendung eines Quarz-Oszillators!
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1.1.43 Wie kann bei einem Frequenzoszillator eine Frequenzeinstellung erzielt werden?
Reihenschaltung mit einem Kondensator großer Kapazität ( einstellbar ).
1.1.44 Wofür wird die Wien-Brücke verwendet?
Niederfrequente Schwingungserzeugung (RC-Oszillator mit Wien-Brücke)!
Wenn für HP und TP die gleichen Widerstände und Kapazitäten, dann Schwingungsfrequenz : ω s =
1
R.C
Operationsverstärker arbeitet im nicht invertierten Betrieb und muß Dämpfung des RC Netzes aufheben.
Frequenz varierbar mit einstellbaren Widerständen und Kapazitäten.
1.1.45 Welche Möglichkeiten kennen Sie zur Realisierung von Impulsoszillatoren.
¾
¾
Einfacher Komparator
Multivibrator (mit Schmitt-Trigger)
1.1.46 Zeichnen Sie das Schaltbild eines Multivibrators mit Schmitt-Trigger und
erläutern Sie die Schaltung?
u
R2
R1
uamax
ueaus
+
t
_
C
Ua
R
ueein
Uamin
Auf- bzw. entladen des Kondi
Mehr oder weniger starker Eingangshysterese
1.1.47 Berechnen Sie die Schwingungsdauer eines Multivibrators mit Schmitt-Trigger.
⎛ 2.R1 ⎞
Schwingungsdauer ergibt sich aus T = 2.τ = 2.R.C. ln⎜1 +
⎟
R2 ⎠
⎝
Für R1=R2 ergibt sich T ≈ 2,2.R.C
1.1.48 Zeichnen Sie das Schaltbild eines einfachen Taktgebers mittels NAND-Gatter
und erläutern Sie die Schaltung!
Rv
R
C
&
&
&
E
A
1.1.49 Ab welchem Leistungsbereich werden bei Sendeverstärker Elektronenröhren
verwendet.
Ab ca. 1 kW ( Hochfrequenzbereich )
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1.1.50 Zeichnen Sie die Prinzipschaltung eines Röhrenverstärkers und erläutern Sie
die Funktionsweise der Schaltung
Senderöhre
Ue
Ug0
Ua0
Die Röhre wird am Gitter durch die Steuerspannung ug ausgesteuert. Der Arbeitspunkt der Röhre wird durch die
Gittervorspannung Ug0 festgelegt.
Änderung Steuerstrom bewirkt Änderung des Anodenstromes.
Auch bei stark verzerrten Anodenstrom = Anodenwechselspannung sinusförmig.
1.1.51 Was verstehen Sie unter A-, B- und C-Betrieb eines Sendeverstärkers
ia
ia
Arbeitsgerade
Arbeitspunkt
ia
Arbeitsgerade
Arbeitsgerade
Spannung
t
Strom am
Ausgang
Ug0
t
ug
t
ug
ug
Stromflußwinkel
2x Theta
2.Θ
Spannung am Gitter
( Eingagssp.)
t
t
A Betrieb
t
B Betrieb
C Betrieb
Je nach Lage des Arbeitspunktes werden diese Betriebsarten unterschieden.
1.1.52 Welche Vorteile bieten Gegentaktverstärker?
Die A,B und C Betriebsart läßt sich auch mittels Gegentaktverstärker einstellen. Bei B Betrieb ist eine unverzerrte
Verstärkung möglich. Gleichartige NICHTlinearitäten heben sich bei der addition auf.
1.1.53 Zeichnen Sie die Gesamtkennlinie des Gegentaktverstärkers
ia1
Arbeitsgerade
ug0
ug2
ug0
t
ug1
t
ia2
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1.1.54 Beschreiben Sie die Funktionsweise eines Mehrkammerklystrons.
Leistung bis ca.60kW
3-6 Resonatoren
Wechselwirkung El. Feld / Magn. Feld ( Beschleunigt / bremst Elektronen )
Energie
Energie
Anode
Glühkathode
Elektronen
Hohlraumresonatoren
1.1.55 Beschreiben Sie die Funktionsweise einer Wanderfeldröhre
Bis 3 kW Hochfrequent ( GHz )
e-
Elektronen langsamer :
Werden durch magn Feld beschleuinigt ( und enziehen
Energie )
Elektronen schneller :
Elektronrn werden langsamer und führen magn. Feld
Energie zu.
Hochfrequenter ~ Strom ( GHz )
1.1.56 Wann werden Mehrkammerklystrons und Wanderfeldröhren eingesetzt
Mehrkammkerklystrons: Dauerleistungen bis zu 60 kW (Fernsehsender)
Wanderfeldröhren: Gigahertzbereich bis zu 3 kW (Nachrichtensatelliten)
1.1.57 Zeichnen Sie das Schaltbild eines einfachen Transistorverstärkers und erläutern
Sie die Schaltung
R1
IC
RC
C
UB
C
UCE
UBE
Basis
Emitter
Kollektor
Kollektorstrom (groß ) wird durch Basisstrom ( klein ) gesteuert.
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UB
1
−
⋅ uCE
RC RC
Kollektorstrom: ic =
1.1.58 Wie erfolgt die Arbeitspunkteinstellung eines Transistorverstärkers
Mittels Basisvorwiderstand R1!
1.1.59 Zeigen Sie mit Hilfe des Kennlinienfeldes der Verstärkerwirkung eines
Transistorverstärkers
ic
mA
Ausgangskennlinienfeld
Arbeitspunkt A
20
µ → m = Verstärkung x 10³
10
Arbeitsgerade iC
IB µA
120
80
8
40
16
UCE V
0,4
ic =
UB
1
−
⋅ uCE
RC RC
unsymetrisch
0,8
Eingangskennlinienfeld
UBE
V
1.1.60 Wodurch sind Resonanzverstärker gekennzeichnet?
Durch die Verwendung eines RLC-Schwingkreises als Kollektorwiderstand.
1.1.61 Welche Möglichkeiten ergeben sich bei der Verstärkung hoher Frequenzen?
Zeichnen Sie dazu eine Prinzipskizze.
Erst hohe Frequenz in niedere umsetzen und dann erst verstärken.
HF-Vorverstärken, im Mischer mit Spannung von Oszillator multiplizieren, die enstehende untere Seitenfrequenz
weiterverstärken.
Antenne
HF-Verstärker
ZF-Verstärker
Mischer
Demodulator
Ω1 ± ω
Ω2 - Ω1 ± ω
Ω2
Oszillator
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1.1.62 Geben Sie die Eigenschaften eines idealen Operationsverstärkers an.
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
hohe Differenzspannungsverstärkgung
hohe Gleichspannungsunterdrückung
großer Eingangswiderstand
kleiner Ausgangswiderstand (für beliebige Belastung)
leistungslose Steuerung (hoher Eingangswiderstand)
am Ausgang beliebig belastbar
verwendbar für Gleich- und Wechselspannungssignale unabhängig von der Frequenz
1.1.63 Zeichnen Sie das Schaltbild und berechnen Sie die Verstärkung eines
invertierend geschaltenen Operationsverstärkers an.
R2
R1 R
Ue
U
R
i1 = −i2
U e = U R1 + U d = i1.R1 ⇒ i1 =
+
Ua
U
Ue
R1
U a = U R2 + U d = i1.R2 ⇒ i2 =
v=
Ua
R2
ua
R2
=−
ue
R1
− weil um 180° Phasenv.
1.1.64 Welchen Frequenzgang besitzen Operationsverstärker?
Bode-Diagramm gleicht dem eines Tiefpasses!?????
1.1.65 Wofür dient der Haltekreis bei der A/D-Umsetzung?
Bei der Abtastung eines Signals entsteht eine Folge von kurzen wertkontinuierlichen Abtastpulsen. Da die Dauer
dieser Pulse für die Umsetzung nicht ausreicht, wird die Pulsfolge in ein treppenförmig verlaufendes Signal
umgewandelt.
S
S
Abtast Punkte
t
t
Benötigte Zeit zum Abtasten
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No
UET / VL
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Seite 16
1.1.66 Wodurch unterscheiden sich AD-Umsetzer im wesentlichen?
¾
¾
¾
¾
Auflösungsvermögen
Genauigkeit
Schnelligkeit
Spannungsbereich
1.1.67 Erläutern Sie den Spannungs – Frequenz – Umsetzer an Hand einer Skizze.
U/F
DigitalAusgang
&
Zähler
Speicher
ue
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Zeitgebe
Bei hoher Frequenz werden durch den Spannungs-Frequenzumsetzer viele Impulse generiert. Die Impulse werden
vom Zähler für eine bestimmte Zeit gezählt und dann an den Speicher weitergegeben.
1.1.68 Erläutern Sie die Funktionsweise eines Stufenumsetzers (A/D) an Hand einer
Skizze.
+
-
Steuerlogik
8R
Uanalog
Udigital
4R
2R
Elektronischer
Schalter
R
1.1.69 Erläutern Sie den Ein – Rampen – Umsetzer an Hand einer Skizze.
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No
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Seite 17
u
t
uG
t
1.1.70 Erläutern Sie das Dual-Slope-Verfahren an Hand einer Skizze.
u
Ue1
Ue2
t
t1
uG
t
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No
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1.1.71 Erläutern Sie den Parallelumsetzer (A/D) an Hand einer Skizze.
+
+
Uanalog
+
Udigital
+
+
-
Gleich viele Widerstände u. Komparatoren wie Einheiten auf der Meßscala. Es werden dabei nur Widerstände
gleicher Größe verwendet.
1.1.72 Erläutern Sie den Stufenumsetzer (D/A) an Hand einer Skizze.
Uref
G
+
Uanalog
Udigital
Wichtig bei diesem Verfahren ist, daß der Kondensator jeweils zur Hälfte wieder entladen wird und daß das
niederstwertige Bit zuerst gesendet wird. In der Praxis wird anstelle des Widerstandes ein 2. Kondensator gleicher
Kapazität verwendet.
1.1.73 Erläutern Sie die Funktionsweise eines Serienumsetzers an Hand einer Skizze.
G
Uref
R
+
Z
&
Uanalog
TG
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No
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Hier wird der Kondensator bei entsprechender Stellenbewertung aufgeladen, aber nicht mehr entladen. Die
Stellenbewertung erfolgt mit Hilfe eines Zählers, der je Wertigkeit eine unterschiedliche Anzahl von Impulsen
generiert.
1.1.74 Erläutern Sie die Funktionsweise eines Parallelumsetzers (D/A) an Hand einer
Skizze
Uref
8R
0
2
4R
1
2
2R
22
_
R
24
+
Uanalog
Durch die Summenstufe werden die durch das Datenwort bewirkten Teilströme addiert. Die Teilströme entstehen
durch die gestuften Widerstände die entsprechend der gesetzten Bits geschalten werden.
1.1.75 Welchen Vorteil haben Parallelumsetzer.
Sie sind am schnellsten und daher auch für hohe Taktfrequenzen geeignet.
Stichwörter/Spezialfragen
Tschebyscheff-Filter
¾
¾
¾
Steiler Flankenverlauf,
Welligkeit im Durchlaßbereich,
Impulsverhalten mit starkem Überschwingen
¾
¾
¾
Im Übergang vom Durchlaßbereich zum Sperrbereich steiler als passive RC-Filter.
Günstigeres Impulsverhalten als passive RC-Filter.
Gutes Rechteckverhalten
¾
¾
Steiler als Bessel,
Überschwingen im Impulsverhalten
¾
Spezielles Tschebyscheff-Filter
Bessel-Filter
Butterworth-Filter
Cauer-Filter
Aktiver analoger Tiefpaß (Tiefpaß alleine ist noch nicht aktiv, Verwendung von OPV zusätzlich, Beispiel aktives
Doppel-T-Filter)
Homogene bzw. Inhomogene Differentiation (Zeitkonstante tau)
Skaleneinteilung bei Bode-Diagramm!
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No