Page 1 Page 2 Hauptprüfung _200112002 ` TG" ` Gruppe: Il 1.4

MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2005/2006
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 3 (4 Seiten)
Punkte
1
Synchroner Zähler
1.1
Für die Funktion der Schaltung werden 12 verschiedene Zustände für Zähler bzw.
Dekoder bzw. die Schaltverstärker benötigt. Die gegebene Zählfolge des Zählers
erfüllt diese Bedingung. Da die Zählerausgänge vom Dekoder ausgewertet werden, ist
für den Zähler jede beliebige Zählfolge mit 12 verschiedenen Zählzuständen möglich
(wobei jeder Zustand in einem Zählzyklus nur einmal auftreten darf).
1.2
/ 1.4
Nr
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
A B CD
D
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
Vorher
C B
0 0
0 0
0 1
0 1
1 0
1 0
1 1
1 1
0 0
0 0
0 1
0 1
1 0
1 0
1 1
1 1
A
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
DD DC DB
Nachher
D C B
0 0 0
0 0 1
0 0 1
0 1 0
0 1 0
0 1 1
0 1 1
1 0 0
1 0 0
1 0 1
1 0 1
0 0 0
X X X
X X X
X X X
X X X
Takt
A
DA
Tabelle
3
1D
1
C1
A
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
X
X
X
X
2
&
≥1
&
1D
Zeichng
2
B
C1
&
&
C
≥1
&
1D
C1
&
&
D
≥1
&
1D
C1
4,5
1.3
DD
A
DC
1
B
1
X
X
1
X
X
1
B
A
1
1
D
X
X
X
X
1
1
D
C
C
DD = AD + BD + ABC
DC = BC + AC + ABCD
DB
DA
A
1
1
X
X
1
1
X
X
1
1
B
B
D
A
1
1
X
X
1
X
X
1
1
1
C
C
DB = AB + AB
DA = A
-7-
D
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2005/2006
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 3 (4 Seiten)
Punkte
Alternative Lösung mit JK-FF Nr 1.2 / 1.3 / 1.4
J
K
Erklärung
Qvor Qnach
0
0
0
X
Store oder Kill
0
1
1
X
Toggle oder Jump
1
0
X
1
Toggle oder Kill
1
1
X
0
Store oder Jump
A B CD
Vorher
D C B A
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1
1 1 1 0
1 1 1 1
JD
B
Nachher
D C B A
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
0 0 0 0
X X X X
X X X X
X X X X
X X X X
A
Vorbereitungseingänge
JD KD JC KC JB KB JA KA
0 X 0 X 0 X 1 X
0 X 0 X 1 X X 1
0 X 0 X X 0 1 X
0 X 1 X X 1 X 1
0 X X 0 0 X 1 X
0 X X 0 1 X X 1
0 X X 0 X 0 1 X
1 X X 1 X 1 X 1
X 0 0 X 0 X 1 X
X 0 0 X 1 X X 1
X 0 0 X X 0 1 X
X 1 0 X X 1 X 1
X X X X X X X X
X X X X X X X X
X X X X X X X X
X X X X X X X X
KD
1
X X X X
X X X X
B
D
A
1 X X
X X
KC
B
JB
X 1
X
X X X X
X X X X
X
X
C
KC = A B
B
D
1J
&
1K
&
1J
&
1K
C1
C
C1
B
1J
C1
1K
A
1
1J
1
1K
C1
B
D
A
1 X X
X X
X X
X X
C
C
A
KB
X X X X
X X X X
1 X X
1 1
B
D
A
1 1
1 X X
X X X X
X X X X
C
JB = A
JA = JB = 1
-8-
D
JC = ABD
KD = A B
A
&
X X X X
C
JD = A B C
D
JC
X X X X
Takt
C
KB = A
D
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2005/2006
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 3 (4 Seiten)
Punkte
2
Dekoder
2.1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
2.2
D
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
C
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
B
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
A Q0
0 1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0 X
1 X
0 X
1 X
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q8 Q10 Q11
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Q11 = A B D
Q
B
3
X
X
X
X
1
X
X
X
X
1,5
A
1 X X
X X
D
C
2.3
Q11 = A ⋅ B ⋅ D
= (A ⋅ B) ⋅ D
A
B
1
&
&
&
D
-9-
&
Q11
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2005/2006
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 3 (4 Seiten)
Punkte
3
Schaltverstärker
3.1
Es ist immer nur ein Ausgang Q High, d. h. es ist immer nur ein Schaltverstärker
durchgeschaltet. Es leuchtet also immer nur eine LED, die über RC an
Betriebsspannung gelegt wird.
3.2
U RC = 10 V - 1,65 V - 0,1 V = 8,25 V
IB =
I C = I F = 20 mA
I Bü
RC =
3.3
4
8,25 V
= 413 Ω
20 mA
1
I C 20 mA
=
= 0,1666 mA
B
120
= I B ⋅ ü = 0,3333 mA
RB =
4
U RB 3,6 V - 0,7 V
=
= 8,7 kΩ
I Bü
0,3333 mA
Alle Transistoren schalten durch und die Leuchtdioden leuchten schwach.
Begründung: Der Gesamtstrom für alle LEDs ist durch RC auf etwa 20 mA begrenzt.
Bei exakt gleichen LED-Kennlinien fließt durch jede Diode ein Strom von 1,67 mA; die
LEDs leuchten nur schwach. Da die LED-Kennlinien nicht exakt gleich sind, könnte
auch eine oder mehrere etwas stärker leuchten.
2
Taktgenerator mit veränderlicher Frequenz
4.1
Beim Drücken des Tasters beträgt die Eingangsspannung UE etwa 10 V (R2 >> R1).
Der Kondensator lädt sich über R1 sehr schnell auf. Nach Abbildung 5 auf dem
Arbeitsblatt beträgt die Frequenz der Rechteckspannung 120 Hz.
2
4.2
Der Kondensator ist auf (fast) 10 V aufgeladen. Nach Öffnen des Tasters entlädt sich
der Kondensator über den Widerstand R2. Die Eingangsspannung UE ist gleich der
Kondensatorsspannung UC. Die Eingangsspannung UE nimmt ab, also auch die
Frequenz des Rechteckgenerators.
2
4.3
Die Kondensatorspannung nimmt nach einer e-Funktion ab:
2
Der Entladevorgang wird beschleunigt bei
Verkleinerung der Kapazität.
“Die Kugel bleibt früher liegen“.
UE
t
30
- 10 -
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2005/2006
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 4 (3 Seiten)
Punkte
1.1
Für 6 unterschiedliche Zustände sind 6 unterschiedliche Bitkombinationen erforderlich
Æ da 22 = 4 und 23 = 8
Æ mindestens 3 FlipFlops
1.2
Zustandsdiagramm:
1
3
Start
Z0
0
Z1
3
Z2
4
Z3
1
Z4
6
Z5
5
Z6
2
5
1.3
n
Q2
0
0
0
0
1
1
1
1
Q1
0
0
1
1
0
0
1
1
Q0
0
1
0
1
0
1
0
1
D2
Q2
0(x)
1
0
1
0
0
1
x
n+1
D1
Q1
1(x)
1
1
0
0
1
0
x
D0
Q1
D0
Q0
1(x)
0
1
0
1
0
1
x
Q0
0
0
x
0
1
1
1
1(x)
0
0
1
1(x)
1
0
0
0(x)
Q2
D0 = !Q0
D1
Q1
Q0
0
1
x
1
Q2
D1 = !Q0 !Q2 # !Q1 Q0
oder eine andere Reihenfolge der Zeilen
D2
Q1
Q0
1
1
x
0
Q2
D2 = Q0 !Q2 # Q1 Q2
1.4
Aus den Gleichungen lässt sich erkennen, dass auf den Zustand 111 (Q2,Q1,Q0) der Zustand 100 folgen muss.
- 11 -
1
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2005/2006
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 4 (3 Seiten)
Punkte
Schaltung zu 1.4
4
2.1 Impulsfolge
2
2.2 Steuerschaltung
5
Q1
0
0
1
Q0
0
1
0
D1
Q1
0
1
0
D0
Q0
1
0
0
S0
1
0
0
S1
0
1
0
S2
0
0
1
Das Schaltwerk (Steuerung) hat 3 Zustände,
durch die nacheinander die Steuersignale S0,
S1 und S2 für die Speicher erzeugt werden.
D0 = !Q0 !Q1
D1 = Q0
S0 = D0
S1 = Q0
S2 = Q1
ein Ringregister mit entspr. Anfangsbedingung wäre auch möglich
- 12 -
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2005/2006
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 4 (3 Seiten)
Punkte
3
3.1
Q2
0
0
0
0
1
1
1
1
3.2
4.1
Q1
0
0
1
1
0
0
1
1
Q0
0
1
0
1
0
1
0
1
d
Q1
d
x
0
1
1
0
1
1
x
Q0
1
0
x
1
1
0
1
x
Q2
d = Q1 # Q0 Q2
Schaltung
2
Komparator
4
30
- 13 -
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2005/2006
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 3 (Wahlbereich)
Aufgabe 6 (2 Seiten)
Punkte
Zu 1.1:
XL
XL = 2π.f .L = 2π • 100kHz • 1,592mH
Z2L
ϕ
=
= 1 kΩ
XL
= 45°
R2
arctan
2
ϕ
R2
I2
Zu 1.2:
X L + R2
2
Z2L =
2
=
2 • 1 kΩ Î Z2L2 = 2 kΩ
2
2
R2p
Z
R2P = 2l = 2 kΩ
R2
Z
XLP = 2 L = 2 kΩ
XL
XLP
2
Zu 1.3:
Resonanz Î XC1 = XLP = 2 kΩ und Zges = R2p, da sich die Blindwiderstände
kompensieren.
C1 =
1
= 796 pF
ω • X C1
3
Zu 1.4:
U2
R
1
= 2 =
U1
Z 2L
2
2
Zu 1.5:
fresneu =
1
2π LC1
=
1
2π 1,592mH • 796 pF
= 141,38 kHz
2
Zu 2.1:
I2 =
U 2 10V
=
= 10 mA
R2 1kΩ
XC2 =
1
= 1kΩ
ω • C2
IC2 =
U2
10V
=
= 10 mA
X C 2 1kΩ
Zu 2.2:
ϕ
=
arctan
IC2
= 45° , da I2 in Phase mit U2
I2
1,5
- 17 -
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Hauptprüfung 2005/2006
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 3 (Wahlbereich)
Aufgabe 6 (2 Seiten)
Punkte
Zu 2.2, 2.3, 2.5 und 2.6:
2 • 10 mA
(I2 = IC2 = 10 mA)
UL = 2 • 10 V
(U1 = U2 = 10 V)
IL =
Aus der Zeichnung:
2,5
4
UL
U1
IL
IC2
I1
IL
ϕ
IC1
I2
U2
Zu 2.4:
XL =
UL
=
IL
2 • 10V
2 • 10mA
= 1 kΩ
L=
XL
= 1,59 mH
2πf
2
Zu 2.5:
IC1 = I2 = 10 mA
XC1 =
U1
10V
=
= 1 kΩ
I C1 10mA
Î C1 = 1,592 nF
5
Zu 2.6:
I1 ist in Phase mit IC2 und U1
2
Zu 2.7:
I1 und U1 sind in Phase, das heißt, die Schaltung wirkt wie ein ohmscher
Widerstand.
Z = R2 =
U1
10V
=
= 1 kΩ
I 1 10mA
2
30
- 18 -
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2006/2007
1.5.1
Lösungsvorschlag
3.1
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil: 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 3 (3 Seiten)
Punkte
Filterschaltungen
3.1.1
ûe =
R
2 ⋅ Ue = 7,07 V
XC = R ⇒
Ue
C=
Ua
=
1
2⋅π ⋅ f ⋅ R
1
2 ⋅ π ⋅ 1590 Hz ⋅ 1 kΩ
= 100 nF
2
3.1.2 Belastung mit Ra = 1 kΩ:
f = 0:
Ua = Ue ⋅
f = 3,2 kHz:
XC =
Ra
R + Ra
= 5 V⋅
1 kΩ
2 kΩ
= 2,5 V
1
1
=
= 497,36 Ω
2 ⋅ π ⋅ f ⋅ C 2 ⋅ π ⋅ 3,2 kHz ⋅ 100 nF
2
Parallel-Reihen-Umwandlung:
1
Zp =
2
2
1
=
 1 
 1


 + 
 Ra 
 XC 
2
Zp
(445,32 Ω)2
Rar =
=
=
Rap
1000 Ω
XCr =
Zp
2
XCp
Ua = Ue ⋅
2



1 
1

 + 

 1000 Ω 
 497,36 Ω 
2
= 445,32 Ω
198,31 Ω
(445,32 Ω)2
= 398,73 Ω
497,36 Ω
=
Rar 2 + XCr
( R + Rar ) 2 +
2
XCr
2
= 5 V⋅
(198,31 Ω) 2 + ( 398,73 Ω) 2
(1198,31 Ω) 2 + ( 398,73 Ω) 2
= 1,76 V
4
Hinweis:
(nicht verlangt)
Die Grenzfrequenz liegt bei ca. 3,2 kHz, weil bei dieser Frequenz Ua auf etwa
0,707 * Uamax (Ausgangsspannung bei f = 0 Hz) abgefallen ist (3 dB)
Bei f = 0 Hz:
Ua = 2,5 V = Uamax
Ua(3,2 kHz) 1,76 V
=
= 0,704
Ua(0)
2,5 V
Bei f = 3,2 kHz: Ua = 1,76 V
3.1.3
I
Ue
R
UR
IL
IC
C
L
Ua
1
Aus XL < XC folgt IL > IC
-9-
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2006/2007
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil: 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 3 (3 Seiten)
Zeigerdiagramm (nicht maßstäblich):
IC
Ua
I
Ue
UR
1,5
IL
Filterverhalten:
f = 0 Hz :
Ua = 0 V
f sehr groß : Ua ≈ 0 V
Für XL = XC : f = f0 :
Ua = max imal





Filter hat Bandpassve rhalten.
1,5
3.2 Kompensation
3.2.1
û
U=
I=
2
î
2
=
=
340 V
2
5A
ϕ = 360° ⋅
2
= 240,42 V
= 3,54 A
2 ms
= 36°
20 ms
1
S = U⋅I = 240,42 V ⋅ 3,54 A = 851,1 VA
P = S ⋅ cos ϕ = 688,53 W
Q = S ⋅ sin ϕ = 500,25 var
Pab = η ⋅ P = 0,82 ⋅ 688,53 W = 564,6 W
2
3.2.2
U 240,42 V
=
= 67,92 Ω
I
3,54 A
R = Z ⋅ cos ϕ = 67,92 Ω ⋅ cos(36° ) = 54,95 Ω
XL = Z ⋅ sin ϕ = 67,92 Ω ⋅ sin(36° ) = 39,92 Ω
Z=
R
XL
2
3.2.3
IK
I
UR = I ⋅ R = 3,54 A ⋅ 54,95 Ω = 194,52 V
IC
C
U
R
UR
XL
UL
UL = I ⋅ XL = 3,54 A ⋅ 39,92 Ω = 141,32
1
-8-
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2006/2007
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil: 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 3 (3 Seiten)
Zeigerdiagramm:
1 cm ≙ 50 V; 1 cm ≙ 0,5 A
ϕ = 36°
cos φ2 = 0,95  φ2 = 18,2°
U
IC
UL
IK
IC
ϕ2
I
UR
Aus Zeigerdiagramm:
IC = 2,2 cm ⋅
XC =
0,5 A
0,5 A
= 1,1 A ; IK = 6 cm ⋅
= 3A
cm
cm
3
U 240,42 V
1
1
=
= 218,6 Ω ; C =
=
= 14,6 µ F
IC
1,1 A
2π f ⋅ X C 2π ⋅ 50 Hz ⋅ 218,6 Ω
1
Auch rechnerische Lösung über die Leistungen aus 3.2.1 möglich
3.3
Verbraucher am Drehstromnetz
3.3.1 Sternschaltung, Maßstab: 1 cm ≙ 100 V; 1 cm ≙ 1 A
U 3N
IR
IL
IR
IC
U 1N
IN
ϕ1
IC
U 2N
ĪN = ĪR + ĪC + ĪL ;
IR =
U1N 230 V
=
= 2,3 A
R
100 Ω
IC =
U2N 230 V
=
= 2,875 A
XC
80 Ω
IL =
U3N 230 V
=
= 1,917 A
XL 120 Ω
1,5
Aus Zeigerdiagramm: IN = 6,5 A ; ϕ1 = 116°
3,5
3.3.2 Dreieckschaltung mit symmetrischer ohmscher Belastung
Pges = 3 ⋅ PStr = 3 ⋅
UStr 2
( 400V )2
= 3⋅
= 4800 W
R
100Ω
1
Bei Unterbrechung von L1: Rges zwischen L2 und L3 = 66,67 Ω (R || 2 R)
Pges =
UStr 2 ( 400 V )2
=
= 2400 W
Rges
66,67Ω
Die Leistung halbiert sich.
2
30
-9-
Abi2006/2007
Lösungsvorschlag
Elektrotechnik
Aufgabe 4 (3 Seiten)
Pflicht
Punkte
4.1.1
4.2.1
RSp =
U−
12V
=
= 90Ω
I − 133mA
PLa = I
2
3
⋅ RLa = ( 518mA) ⋅ 160Ω = 42, 9W
2
230V
U
=
= 444Ω
I 518mA
= RSp + RLa = 90Ω + 160Ω = 250Ω
Z ges =
Rges
2
2
− Rges
= (444Ω)2 − (250Ω)2 = 367Ω
X L = Z ges
L=
4.2.2
5
XL
367Ω
=
= 1,17 H
2 ⋅ π ⋅ f 2 ⋅ π ⋅ 50 Hz
I = 518mA , U = 230V
U LSp = X L ⋅ I = 367Ω ⋅ 518mA = 190V
U RSp = RSp ⋅ I = 90Ω 518mA = 46, 6V
U RLa = RLa ⋅ I = 160Ω ⋅ 518mA = 82, 9V
5
4.2.3
cos ϕ =
P R ges 250Ω
= 0,563 << 0,9 ⇒ nicht zulässig
=
=
S Z ges 444Ω
10
2
Abi2006/2007
Lösungsvorschlag
Elektrotechnik
Aufgabe 4 (3 Seiten)
Pflicht
Punkte
4.3.1
4.3.2
Die Leistung der Lampe wird nicht beeinflusst, weil bei Parallelkompensation
die Spannung an der Lampe und der Strom durch die Lampe gleich
bleiben. Somit bleiben auch die Betriebsdaten der Lampe gleich.
3
1
1
=
= 677Ω
2 ⋅ π ⋅ f ⋅ C 2 ⋅ π ⋅ 50 Hz ⋅ 4,7 µF
U
230V
IC =
=
= 340mA
(senkrecht zu U im Zeigerdiagramm)
X C 677Ω
XC =
7
I' = 300 mA
φ' < 17° ⇒ cos φ > 0,95 ⇒ Betrieb nun zulässig
11
Abi2006/2007
Lösungsvorschlag
Elektrotechnik
Aufgabe 4 (3 Seiten)
Pflicht
Punkte
4.4.1
2
4.4.2
I1 = I2 = I3 = I4 = 300 mA
wegen gleichartiger Belastung Phasenwinkel je 120° zue inander
(I3 und I4 phasengleich)
Maßstab 1cm ≙100 mA
2
|IN| = |I4| ⇒ IN = 300 mA
4.4.3
INmin fällt immer mit der Seite oder dem Eckpunkt eines gleichseitigen
Dreiecks mit dem Verbraucherstrom als Seitenlänge zusammen.
n durch 3 teilbar: INmin = 0
sonst:
INmin = IVerbraucher
1
30
12
Abi 2006 / 2007
Elektrotechnik
Lösungsvorschlag
Aufgabe 6 (3Seiten)
Wahlbereich
Punkte
6.1.2 Schaltfunktionen Mi = f(Q2,Q1,Q0)
des Kodierers
6.1.1 Wahrheitstabelle des Kodieres
3|4
Q2
Q1
Q0
M5
M4
M3
M2
M1
M0
M0 = 0
M1 = Q2
0
0
0
1
1
1
1
1
0
M2 = Q2
0
0
1
1
1
1
1
0
0
M3 = (Q2 Q0) v (Q2
0
1
0
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
x
x
x
x
x
x
Q0
v
v
v
Q1
v
v
Rest
Q1
Q1)
M4 = Q2
M5 = 1
Eine minimale Lösung ist nicht verlangt.
Multiplexer
3
… oder …als Schaltung
6.2.1 MUX – Gleichungen
v M3
A2
A1
A0
v M4
A2
A1
A0
v M5
A2
A1
A0
v
A0
v
A1
v
A2
v
v M2
v
A0
v
A1
v
A2
v
v M1
v
A0
v
A1
v
A2
v
M = M0
A2 A1 A0
M0
&
M1
&
M2
v
v
v
v
v
v
&
alternative Darstellung:
M =
#
#
#
#
#
M0
M0
M0
M0
M0
M0
&
&
&
&
&
&
!A2
!A2
!A2
!A2
A2
A2
&
&
&
&
&
&
!A1
!A1
A1
A1
!A1
!A1
>1
M3
& !A0
& A0
& !A0
& A0
& !A0
& A0
&
M4
&
M5
&
- 16 -
M
Abi 2006 / 2007
Elektrotechnik
Lösungsvorschlag
Aufgabe 6 (3Seiten)
Wahlbereich
Punkte
6.3.1 Zustandsdiagramm
RESET
Z0
R=1
000
R=0
2|6
6.3.2 Schaltfolgetabelle (Zustandsübergangstabelle)
D-FFs
tn+1
A2 A1 A0 A2 A1 A0 D2 D1 D0
tn
R=1
dez
Z1
R
0 0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1 0
0
0
1
0
1
0
0
1
0
2 0
0
1
0
0
1
1
0
1
1
3 0
0
1
1
1
0
0
1
0
0
4 0
1
0
0
1
0
1
1
0
1
5 0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
13 1
1
0
1
1
0
0
1
0
0
12 1
1
0
0
0
1
1
0
1
1
Z4
11 1
0
1
1
0
1
0
0
1
0
100
10 1
0
1
0
0
0
1
0
0
1
9 1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
8 1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
001
R=0
R=1
Z2
010
R=1
R=0
Z3
011
R=0
R=1
R=1
R=0
Z5
R=0
101
6.3.3
minimierte Gleichungen
D0
A1
D0 =
A0
0
0
0
0
X
X
1
1
X
X
0
1
1
1
0
1
R
A2
- 17 -
A1 & !A0
# !R & A2
# A2 & !A0
# !R & !A0
2
Abi 2006 / 2007
Elektrotechnik
Lösungsvorschlag
Aufgabe 6 (3Seiten)
Wahlbereich
Punkte
6.4.1
nicht vorgesehene Zustände:
Name
ZX
ZY
ZZ
Q2
1
1
1
Q1
0
1
1
6.4.2 vollständiges Zustandsdiagramm
Q0
1
0
1
RESET
3
Z2_0
000
Z2_1
D0 = !Q2& !Q0
001
D1 = !Q1 & Q0 # Q1 & !Q0
D2 = Q1 & Q0
Q2
1
1
1
Q1
0
1
1
Q0
1
0
1
D2
0
0
1
D1
1
1
0
ZX
101
D0
0
0
0
Z2_2
ZY
010
110
Z2_3
011
Z2_4
ZZ
100
111
6.5.1 Freilaufdiode
1
Beim Schalten von Induktivitäten (Motor) entstehen Spannungsspitzen, die dem Transistor
schaden können. Diese Diode verhindert Gefahren durch Induktionsspannungen.
4
6.5.2
+24V
IC=
6W
=0,25A
24V
M
IB=
0,25A
= 1,25mA
200
IB*= ü * I B = 3,75mA
UM
IB
R B 1k Ω
3,75V UBE
UBE = I B* * 1kΩ = 3,75V
֘ wenn UM = UMHIGH = 4V, und B = Bmin = 200 ⇒ der Transistor sperrt (UBE = 0,25V)
damit ist die ursprüngliche Annahme (und damit auch die berechneten Werte)falsch.
Bezüglich der Aufgabenstellung kann aber die folgende Aussage festgestellt werden:
„der Wert für den Basisvorwiderstand ist zu hoch gewählt.“
30
- 18 -
Abi 2006 / 2007
Elektrotechnik
Lösungsvorschlag
Wahlbereich
Aufgabe 6 (3Seiten)
Punkte
- 19 -
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2007/2008
1.5.1
Lösungsvorschlag
3.1
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 3 (3 Seiten)
Punkte
SR-Flipflop
Q
0
0
0
0
1
1
1
1
S
E1
0
0
1
1
0
0
1
1
R
E2
0
1
0
1
0
1
0
1
Q
Q
0
0
1
1
1
0
1
1
2,5
Funktion
speichern
rücksetzen
setzen
setzdominant
speichern
rücksetzen
setzen
setzdominant
E1 = 1 bringt den Ausgang Q auf 1, daher ist dies der Setzeingang.
3.2
2
Zustandsdiagramm
EN = 0
dunkel
000
EN = 1
C
100
3.3
A
001
B
010
Ablaufdiagramm
3
Takt
EN
C
B
A
-7-
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2007/2008
1.5.1
Lösungsvorschlag
3.4
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 3 (3 Seiten)
6
Entwurf der synchronen Flipflop-Schaltung
3.4.1
hier 3 von vielen verschiedenen Lösungsmöglichkeiten
Nr
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
EN
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
C
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
B
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
A
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
C
0
0
1
x
0
x
x
x
0
0
1
x
B
0
1
0
x
0
x
x
x
0
1
0
x
A
0
0
0
x
0
x
x
x
1
0
0
x
12
13
14
15
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
x
x
x
0
x
x
x
0
x
x
x
Nr
0
8
1
9
2
10
4
12
EN
0
1
0
1
0
1
0
1
C
B
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
Rest
A
0
0
1
1
0
0
0
0
C
0
0
0
0
1
1
0
0
x
B
0
0
1
1
0
0
0
0
x
A
0
1
0
0
0
0
0
0
x
Nr
0
8
1/9
2/10
4/12
EN
0
1
x
x
x
C
B
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
Rest
A
0
0
1
0
0
C
0
0
0
1
0
x
B
0
0
1
0
0
x
A
0
1
0
0
0
x
1,5
3.4.2
Alle Zeilen, in denen mehr als eine 1 bei A,B,C steht, können nicht vorkommen und
sind daher mit don’t-care anzugeben.
3.4.3
Schaltungsentwurf für D-FFs
DC
A
x
4,5
DB
x
x
1
A
x
B
DA
x
x
B
x
x
x
1
A
x
x
x
x
x
x
B
x
x
x
EN
EN
EN
x
1
x
x
x
1
x
x
C
C
DC = B
1
C
DB = A
DA = EN & !A & !B & !C
Lösung auch ohne KV-Diagramme durch “Schieberegister-Denkweise” möglich.
3.4.4
1,5
Schaltung
C
B
A
EN
A
&
1D
B
1D
C1
C1
Takt
-8-
C
1D
C1
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2007/2008
1.5.1
Lösungsvorschlag
3.5
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 3 (3 Seiten)
Alternative Schaltung mit Zähler und Codierer
1
3.5.1
Vier Zustände müssen unterschieden werden, daher sind 2 Flipflops notwendig.
(22=4)
3.5.2
Funktionstabellen: Jede beliebige Zählweise ist möglich, die Funktionstabelle des
Codierers muss jedoch dafür sorgen, dass für A,B,C der Ablauf gemäß 3.2 entsteht.
Nr
0
1
2
3
4
5
6
7
3.6
Zähler
EN Qb Qa Qb Qa
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
0
0
Nr
0
1
2
3
Codeumsetzer
Qb Qa C
B
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
1
1
1
0
3
A
0
1
0
0
Transistorschalter
3.6.1
Man muß die rechte Schaltung verwenden, hier ist die Größe der
Versorgungsspannung ausreichend. Bei der rechten Schaltung addieren sich die
LED-Spannungen zu 3x1,8V=5,4V. Die Versorgungsspannung von 5V reicht nicht
aus. Die LEDs leuchten nicht.
1,5
3.6.2
Rc stellt die Größe des Kollektorstromes und damit die Größe der LED-Ströme ein.
1,5
3.6.3
Ic = 3 x 20mA = 60mA
IBÜ=2 = 0,2mA, IBÜ=1 = 0,1mA
Bmin = Ic / IBÜ=1 = 60mA / 0,1mA = 600
2
30
-9-
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2007/2008
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 4 (4Seiten)
Punkte
4.1.1 Ein Frequenzteiler kann – wie ein Zähler mehrere Ausgänge haben – allerdings werden diese
Ausgänge nie „gemeinsam“ betrachtet und sind nicht gewichtet.
Steuerleitungen sind beim Teiler nicht sinnvoll – beim Zähler sind sie häufig vorhanden.
Frequenzteiler können in asynchroner- oder synchrone Schaltungstechnik aufgebaut werden.
Zähler in asynchroner Schaltungstechnik weisen problematische Zwischenzustände auf.
2
4.1.2 Ein Teilungsverhältnis von 20:1 ist durch fortwährendes „Aneinanderreihen“ alleine nicht
erreichbar. Es müssen Speicher verwendet werden, die ein „asynchrones“ Rücksetzen
erlauben. Dann kann man eine Teilerschaltung mit 5FFs so „rücksetzen“, dass auf 20
Taktimpulse nur ein Ausgangsimpuls erscheint. Allerdings treten bei asynchronen
Schaltungen oft Probleme mit Zwischenzuständen auf (Laufzeiteffekt) die diesen Ansatz
problematisch machen.
3
Besser wäre der Einsatz eines entsprechenden Synchronzählers mit asynchronem RESET.
Q0
CTR5
Q1
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q2
Q3
Q4
Takt
TAKT(*)
2Hz
CLK
RESET
RES(Q)
&
4.2.1
3
RESET
UD=1
STATE0
000
UD=1
UD=1
STATE2
010
STATE1
001
UD=0
UD=0
STATE3
011
UD=0
UD=0
UD=1
UD=1
STATE4
100
UD=1
STATE5
101
UD=0
UD=1
STATE6
110
UD=0
- 10 -
STATE7
111
UD=0
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2007/2008
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 4 (4Seiten)
Punkte
4
4.2.2
n
n+1
UD
Q2
Q1
Q0
Q2
Q1
Q0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
x
0
0
0
0
1
1
1
x
0
0
1
1
0
0
1
x
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
1
1
1
1
x
0
1
1
0
0
1
1
x
1
0
1
0
1
0
1
x
4
4.2.3
D2
Q1
D1
Q0
0
1
0
0
1
x
1
1
1
1
1
0
0
0
0
x
Q1
UD
Q0
1
0
1
0
Q2
D0
1
x
1
0
0
1
0
1
0
1
0
x
Q1
UD
Q0
0
0
0
0
Q2
D2 = Q1Q2 # Q2UD # Q0Q2
# Q0Q1UD
B&C | C&D | A&C | A&B&D
0
x
0
0
1
1
1
1
1
1
1
x
UD
Q2
D1 = Q0Q1!UD # Q0!Q1UD
# !Q0Q1UD # !Q0!Q1!UD
D0 = !Q0
4.3.1 Es muss sich um ein Schaltwerk handeln der Wert des Ausgangs (UD) der Schaltung wird
nur in den beiden „äußeren“ Zuständen verändert und bleibt dazwischen erhalten
(gespeichert).
4.3.2
SET
Q0
Q1
&
Q2
SET
RESET
RESET
Q0
Q1
&
Q2
- 11 -
Q
!Q
UD
2
2
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2007/2008
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 4 (4Seiten)
Punkte
4.4.1
3
4.4.2
5
SREG8
3
5
7
9
15
17
19
21
NOT
2
22
11
1
23
13
SET
Q
RESET
!Q
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
SR
SL
CLK
S0
S1
MR
74198
- 12 -
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
4
6
8
10
14
16
18
20
SREG8(Q0)
SREG8(Q1)
SREG8(Q2)
SREG8(Q3)
SREG8(Q4)
SREG8(Q5)
SREG8(Q6)
SREG8(Q7)
Mode
0
1
2
S1
0
0
1
S0
0
1
0
3
1
1
Funktion
rechts
links
parallele
Eingabe
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2007/2008
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 2 (Pflichtbereich)
Aufgabe 4 (4Seiten)
Punkte
4.5.1
2
3.5.1 Aus der Kennlinie:
U(an der Diode) = 2,02V U(Vorwiderstand) = 4,5V – 2,02V = 2;48V
RV = URV / IRV = 2,48V / 15mA = 165 Ω
30
- 13 -
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2007/2008
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 2 (Wahlbereich)
Aufgabe 6 (2 Seiten)
Punkte
P1, zu
1,1 kW
=
= 1,341 kVA;
6.1.1 S1 =
cosϕ1
0,82
IM1 =
6.1.2
P1, ab = P1, zu ⋅η = 1,045KW
S1
1,341kVA
=
= 5,83 A
UL1N
230 V
ZM1 =
UL1N 230 V
=
= 39,45 Ω
IM1
5,83 A
R1 = ZM1 ⋅ cos ϕ1 = 39,45 Ω ⋅ 0,82 = 32,35 Ω
XL1 = ZM1 ⋅ sin ϕ1 = 39,45 Ω ⋅ 0,572 = 22,57 Ω
L1 =
XL1
22,57 Ω
= 71,87 mH
=
2 ⋅ π ⋅ f 2 ⋅ π ⋅ 50 Hz
6.2.1 Da der Drehstrommotor symmetrisch aufgebaut ist, heben sich die Ströme gegenseitig
auf, so dass der Rückstrom im Neutralleiter IN = 0 A wäre. Daher kann der NeutralLeiter entfallen.
6.2.2
2
P2,auf =
P2,ab 3,5 kW
=
= 3,89 kW
η2
0,9
PSTR1 =
P2,auf 3,89 kW
=
= 1,3 kW
3
3
SSTR1 =
PSTR1
1,3 kW
=
= 2 kVA
cos ϕ2
0,65
ISTR1 =
SSTR1 2 kVA
=
= 8,7 A
UL1N
230 V
Z STR =
UL1N 230 V
=
= 26,44 Ω
ISTR1 8,7 A
3
2
4
UL1N
6.3.1
ϕ1
ϕL1
IM1
IL1 ≙ 14,4 cm ⇒ IL1 = 14,4 A
IL1
3
ϕ2
ISTR1
6.3.2
aus Zeigerdiagramm:
1
φL1 = 44°
18
MINISTERIUM FÜR KULTUS, JUGEND UND SPORT BADEN-WÜRTTEMBERG
Hauptprüfung 2007/2008
1.5.1
Lösungsvorschlag
Berufliches Gymnasium (TG)
Technik (Elektrotechnik)
Teil 2 (Wahlbereich)
Aufgabe 6 (2 Seiten)
Punkte
L1
L2
L3
N
6.4.1
2
UL
400 V
=
= 15,13 A
ZSTR 26,44 Ω
IL∆ = 3 ⋅ ISTR∆ = 3 ⋅ 15,13 A = 26,2 A
6.4.2
ISTR∆ =
6.5.1
UR 2 = R ⋅ ISTR∆ = 17,2 Ω ⋅ 15,13 A = 260,24 V
2
2
XL 2 = 2 ⋅ π ⋅ f ⋅ L 2 = 2 ⋅ π ⋅ 50 Hz ⋅ 63,9 mH = 20,07 Ω
UL 2 = XL 2 ⋅ ISTR∆ = 20,07 Ω ⋅ 15,13 A = 303,66 V
6.5.2, 6.5.3
IC ≙ 11,5 cm ⇒ IC = 11,5 A
Ig
2
Ig ≙ 9,8 cm ⇒ Ig = 9,8 A
3
IC
U12
UL2
UR2
U12 400 V
=
= 34,78 Ω
IC
11,5 A
6.5.4
XC =
6.5.5
u = 2 ⋅ 400 V = 565,69 V
ISTR∆
C=
1
1
=
= 91,52 µF
2 ⋅ π ⋅ f ⋅ XC 2 ⋅ π ⋅ 50 Hz ⋅ 34,78 Ω
∧
1
1
6.5.6 Der Leistungsfaktor ist ebenfalls cos φ = 1 (vollständige Kompensation), da sich die
Strangströme ISTR und die Kondensatorströme IC proportional zur anliegenden
Spannung verhalten. Damit beträgt die Phasenverschiebung sowohl bei Dreieckals auch bei Sternschaltung φ = 0°.
2
30
19
Abiturprüfung TG 08/09
3
Technik (Elektrotechnik)
Aufgabe 3
Seite 1 von 2
Punkte
Countdown-Timer für 1 Minute
Schaltungsbeschreibung:
Die Schaltung zeigt einen
Rückwärtszähler mit
folgender Zählweise:
59, 58, 57 ... 02, 01, 00
Nach Tastendruck auf
„Start“ zählt die Schaltung
im Sekundentakt rückwärts
bis zur 00 und bleibt dann
stehen.
G
50Hz
CTR DIV 10
Einerstelle
1Hz
H
„Start“
Q
1C EN1
0..9
SW
Q0e
Q1e
Q2e
Q3e
Logik1
SW = Schaltwerk
Funktion der Zähler:
Frequenzteiler
50 : 1
CTR DIV 6
7SEG
Zehnerstelle
1C Logik2
EN1
EN1 ist high: Zähler zählt
mit ansteigender Flanke
am 1C - Eingang rückwärts.
0..5
Q0z
Q1z
Q2z
7SEG
EN1 ist low: Zähler bleibt
stehen.
(EN = Enable = Zähler-Freigabe)
3.1
a
Codeumsetzer 0..5 / 7Seg
f
Entwerfen Sie die Funktionstabelle des Codeumsetzers 0..5 / 7Seg.
Beachten Sie, dass am Ausgang des Zählers CTR DIV 6 nur die
Dualzahlen 0 bis 5 vorkommen können.
3.2
e
g
d
b
dp
Logikschaltungen
Logik 1 liefert 1, wenn beide Zähler 0 sind.
Logik 2 liefert 1, wenn die Einerstelle 0 und der Ausgang
des Schaltwerks (SW) Q = 1 ist.
Geben Sie mögliche Funktionsgleichungen von Logik1 (L1 = ) und Logik2 (L2 = ) an.
3.3
3
c
2
Synchroner Rückwärts-Zähler 5 bis 0 (CTR DIV 6)
Der Zähler der Zehnerstelle soll rückwärts von 5 bis 0 zählen und dann wieder
bei 5 beginnen. Beachten Sie, dass der Zähler nur bei EN1 = 1 zählen darf !
(Hinweis: Überlegen Sie, welche Funktion der Zähler ausführen muss,
wenn EN1 = 0 ist und eine ansteigende Flanke an 1C – auftritt.)
3.3.1
Skizzieren Sie das Zustandsdiagramm der synchronen Zählschaltung.
Geben Sie die Zustandskodierungen an.
3.3.2
Entwerfen Sie die Zustandsfolgetabelle (Funktionstabelle) der synchronen
Zählschaltung aus D-FFs oder JK-FFs.
5
3.3.3
Geben Sie die vereinfachten Funktionsgleichungen der FF-Vorbereitungseingänge
an.
4
09-A3 Countdown-Timer.odt
3
Abiturprüfung TG 08/09
3.4
Technik (Elektrotechnik)
Aufgabe 3
Seite 2 von 2
Schaltwerk SW
Es soll untersucht werden, ob ein SR-Flipflop mit der Funktionsgleichung
Q=S∨R∧Q als Schaltwerk SW verwendet werden kann.
3.4.1
3.4.2
3.4.3
3.5
Skizzieren Sie die Schaltung der Funktionsgleichung, aufgebaut aus
Grundelementen (Und, Oder, Nicht).
(Hinweis zur Skizze: Eingänge S und R links; Ausgang Q rechts.
Eingang S mit „Start“ und Eingang R mit „Logik 1“ verbinden).
1
Geben Sie die Funktionstabelle dieses Flipflops an.
Wie verhält sich das Flipflop, wenn beide Zähler Null sind und gleichzeitig der StartTaster gedrückt wird? Begründen Sie Ihre Aussage! (Hinweis: S=R=1 ist erlaubt.)
2,5
1
Wie lange muss man den Start-Taster drücken, damit der Rückwärtszähler
in jedem Fall gestartet wird? Begründen Sie Ihre Antwort!
Frequenzteiler
Aus einem 50Hz-Takt soll ein 1 Hz-Takt mit dem Impuls-Pausen-Verhältnis 1:1
(Impulsdauer ti = Pausendauer tp) gewonnen werden.
Dazu sind ein Frequenzteiler 25:1 und ein Frequenzteiler 2:1 hintereinander zu
schalten. Es stehen beliebige Flipflops mit Rücksetz-Eingang zur Verfügung.
3.5.1
Wie viele Flipflops sind insgesamt notwendig?
3.5.2
Skizzieren Sie die Schaltung.
3.6
1
3
Transistorschaltung mit Relais und LED
An den Ausgang Q des Schaltwerks SW wird
die nebenstehende Schaltung angeschlossen.
Das Relais R schaltet einen Verbraucher für
eine Minute ein.
Daten V1:
UF = 2V, IF = 2 mA
Daten V3:
B = 500, UCesat = 0,3V, UBE = 0,7V
ü=3, UQ = 3V
+12V
R
RV
V2
V1
RB
V3
100Ω
Verbraucher
UQ
Betrachten Sie das Relais R bei der Berechnung als ohmschen Widerstand von
R=100Ω.
V2 ist für die Berechnung ohne Bedeutung.
3.6.1
Berechnen Sie RV und RB
3.6.2
Warum werden Transistoren im Schalterbetrieb übersteuert?
3.6.3
Welche Aufgabe hat die Diode V2?
3
1
0,5
30
09-A3 Countdown-Timer.odt
Abiturprüfung TG 08/09
Technik (Elektrotechnik)
Aufgabe 4
Seite 1 von 2
Punkte
4
Klanggenerator
Die Schaltung dient dazu, eine Tonfolge aus drei verschiedenen Frequenzen über Verstärker und Lautsprecher in fest eingestellter Folge hörbar zu machen. Mit Druck auf den
Taster Ta wird im Monoflop MF ein Impuls ti gestartet, der den Takt 1 für den Zähler
freigibt. Zähler und Umschaltlogik erzeugen fortlaufend verschiedene Steuersignale S0 und
S1, die an den Adresseingängen des Multiplexers MUX eine der drei Frequenzen f1, f2 oder
f3 auswählen und dem Lautsprecher zuführen. Die drei Tonfrequenzen werden von der
hohen Taktfrequenz des Taktgenerators Takt 2 durch den Frequenzteiler abgeleitet.
4.1
Monoflop
Der Zeitimpuls ti wird durch eine negative Flanke am Eingang „Trigger“ des Monoflops gestartet, wobei der Eingang E den Kondensator C zur Aufladung frei gibt. Die
Impulsdauer ti entspricht der Zeit, die der Kondensator braucht, um vom ungeladenen Zustand UC = 0 V auf 2/3 der Betriebsspannung UB aufgeladen zu werden.
4.1.1
Berechnen Sie die Impulsdauer ti.
4.1.2
Die Taste Ta wird betätigt und triggert das Monoflop. Der Ladevorgang des
Kondensators C über den Widerstand R1 beginnt. Solange das Monoflop nicht
getriggert ist, ist der Anschluss E auf 0 V. Skizzieren Sie den zeitlichen Verlauf der
Spannung UC in Abhängigkeit von der Zeit t für die Impulsdauer ti.
4.1.3
Erklären Sie die Funktion des Widerstandes R2.
09-A4 Klanggenerator.odt
4
2
2
Abiturprüfung TG 08/09
4.2
4.2.1
4.3
Technik (Elektrotechnik)
Aufgabe 4
Seite 2 von 2
Umschaltlogik
Zeichnen Sie mit Hilfe von logischen Grundbausteinen und einem RS-Flipflop die
Umschaltlogik für die Umschaltung der Zählrichtung. Der Ausgang des Flipflops
dient als Richtungssignal D für den Zähler. Das Flipflop soll beim Zählerstand 0 (S1
= S0 = 0) gesetzt und beim Zählerstand 3 (S1 = S0 = 1) zurückgesetzt werden.
3
Synchronzähler
Der Zähler erzeugt die Steuersignale S1 und S0 gemäß dem folgendem Zustandsdiagramm.
Das Richtungssignal D gibt an, ob der Zähler vorwärts oder rückwärts zählt.
Zählrichtung vorwärts: up → D = 1 ; Zählrichtung rückwärts: dn → D = 0
4.3.1
Entwerfen Sie die Zustandsübergangstabelle des Synchronzählers mit den
Ausgangssignalen S1 und S0 aus D-FFs oder JK-FFs.
4.3.2
Ermitteln Sie die minimierten Funktionsgleichungen der Vorbereitungseingänge.
4.3.3
Zeichnen Sie die Schaltung des Synchronzählers.
4.4
2
3
2
Frequenzteilerlogik
Die drei Tonfrequenzen f1, f2 und f3 werden aus der höheren Frequenz fTakt2 = 2664 Hz
durch einen Frequenzteiler abgeleitet. Alle drei Tonfrequenzen entsprechen symmetrischen
Rechtecksignalen, dies bedeutet, Impulsdauer und Pausendauer sind jeweils gleich groß,
Tastgrad g = 0,5.
4.4.1
Ermitteln Sie mit Hilfe des Signal-Zeit-Diagrammes die Periodendauern Tf1, Tf2 und
Tf3 sowie die Tonfrequenzen f1, f2 und f3.
3
4.4.2
Berechnen Sie die Frequenz-Teilerverhältnisse fTakt2/f1, fTakt2/f1 und fTakt2/f1. Die Taktfrequenz fTakt2 ist jeweils ein ganzzahliges Vielfaches der Tonfrequenzen f1, f2 und f3.
1
4.4.3
Entwickeln und zeichnen Sie die Frequenzteiler für 666 Hz, 333 Hz, 444 Hz
5
4.5
Multiplexer
Nach dem Drücken der Taste Ta erzeugt der Zähler Steuersignale entsprechend dem
Zustandsdiagramm. Der Multiplexer soll vom Zähler gesteuert folgenden Klangablauf an
den Lautsprechen ausgeben: kein Ton (Startzustand) => f3 => f2 => f1 => f2 => f3 =>
kein Ton (Startzustand). Skizzieren Sie die Schaltung des Multiplexers.
09-A4 Klanggenerator.odt
3
30
Abiturprüfung TG 08/09
Technik (Elektrotechnik)
Aufgabe 6
Seite 1 von 2
Punkte
6 Windkraftanlage
Ein Aussiedlerhof möchte seine Milchaufbereitungsanlage, bestehend aus Heizung (RH)
und Rührmotor (RM / LM), mit moderner erneuerbarer Energie betreiben.
Eine für den Betrieb ausreichende Windkraft steht auf einer ca. 200 m entfernten Anhöhe
zur Verfügung.
Vom Hof zum Windgenerator wird deshalb eine Leitung mit einem Widerstandswert von
RL = 3,0 Ω verwendet. Der Windgenerator liefert eine konstante Wechselspannung von
UGEff = 230V mit einer Frequenz von f = 50 Hz.
U RL
Heizung
Rührmotor
RL
G
1∼
UG
RM
UM
LM
U LM
UKL
RH
Leitung
Fall1
Fall2
Maßstab für zeichnerische Lösungen, außer Aufgabe 6.6:
1 cm ≙ 20V; 1 cm ≙ 0,5 A; 1cm ≙ 100 VA, W, var
6.1
Berechnen Sie den Scheitelwert ûGS der Generatorspannung.
6.2
Last-Fall 1: Nur die Heizung wird mit einem Strom von IH = 4 A betrieben.
6.2.1
Bestimmen Sie UKL der Heizung.
6.2.2
Bestimmen Sie den prozentualen Verlust pL, der von der erzeugten Leistung PG des
Generators in der Leitung verloren geht.
6.3
1
2
2,5
Last-Fall 2: Nur der Rührmotor für die Milchaufbereitung wird betrieben.
Der Rührmotor mit dem Leistungsfaktor cos φ1 = 0,8 nimmt an der
Anschlussspannung UKL = 218 V einen Strom von IM = 4 A auf.
UKL wird für den gesamten Aufgabenteil 6.3 als konstant betrachtet.
Der Leistungsfaktor des Rührmotors soll durch Parallelschaltung eines
Kondensators CP auf cos ϕ 2 = 0,95 verbessert werden.
6.3.1
Zeichnen Sie die Gesamtschaltung unter Berücksichtigung von RL..
6.3.2
Bestimmen Sie die Kapazität des Kondensators.
09-A6 Windkraftanalage.odt
0,5
5
Abiturprüfung TG 08/09
Technik (Elektrotechnik)
Aufgabe 6
Seite 2 von 2
3
6.3.3
Bestimmen Sie RM und XLM des Rührmotors
6.3.4
Zeichnen Sie das Zeigerdiagramm der Gesamtschaltung (6.3.1) mit allen
Spannungen und Strömen.
7
Bestimmen Sie den sich ergebenden Gesamtstrom sowie ϕ 2 = ∢( UG, IG).
6.4
Rührmotoren am Drehstromnetz
Weil die Windkraftanlage nicht ausreicht, werden drei Rührmotoren Z1 bis Z3
(gleicher Motortyp wie bei Aufgabe 6.3, RM = 43,6 Ω, XL = 32,7 Ω), unabhängig von
der Windkraftanlage, unkompensiert, an das 400/230V Vierleiter-Drehstromnetz
nach der unten abgebildeten Schaltung angeschlossen.
L1
L2
L3
U1
I1
I2
I3
U2
U3
Z1
N
6.4.1
6.5
Z2
Z3
IN
Bestimmen Sie den Strom IN und die gesamte Wirkleistung Pges der 3 Motoren.
3
Aufgrund von Alterserscheinungen ändert sich der Wirkwiderstand des
Rührmotors Z3 auf RM3 = 100 Ω, XL3 bleibt unverändert.
6.5.1
Berechnen Sie cos ϕ3 (cos ϕ1 = cos ϕ2 = 0 ,8).
1
6.5.2
Erstellen Sie für die sich ergebenden Ströme ein maßstäbliches Zeigerdiagramm
und bestimmen Sie die neue Stromstärke IN im Neutralleiter.
5
Maßstab: 1 cm ≙ 1 A
30
09-A6 Windkraftanalage.odt
Abiturprüfung TG 09/10
Technik (Elektrotechnik)
Aufgabe 3
Seite 1 von 3
Punkte
3
Motoren am Drehstromnetz
3.1
Wechselstrommotor
R1 =
3.1.1 Gleichspannung: XL1 = 0 => UR = UM1
Z M1 =
Wechselspannung:
X L1 = Z M2 1 − R 12 = 19,9 Ω
3.1.2
UM1
10 V
=
= 30 Ω
IM1
333 mA
L1 =
UM1 230 V
=
= 36 Ω
IM1
6,39 A
3
X L1
19,9 Ω
=
= 63,34 mH
2 ⋅ π ⋅ f 2 ⋅ π ⋅ 50 Hz
UR1 = R 1 ⋅ IM = 30 Ω ⋅ 6,39 A = 191,7 V
UL1 = X L1 ⋅ IM = 19,9 Ω ⋅ 6,39 A = 127,2 V
abgelesen: φM1 ≈ 34°
UM1
oder Berechnung:
ϕM1
X
19,9 Ω
= arctan L1 = arctan
= 33,6°
R1
30 Ω
UL1
3
φM1
UR1
IM1
3.2.1
PM1 = UR1 ⋅ IM1 = 191,7 V ⋅ 6,39 A = 1225 W
cos φM1 = 0,833 => φM1 = 33,6°
Zeigerdiagramm PM1, φM1, Svor, QL1 zeichnen,
wobei QL1 senkr. an der Pfeilspitze PM1
Länge Svor, QL1 durch Schnittpunkt
Svor
QCK
Snach
QL1
3
φM1
cos φM1 = 0,95 => φM1 = 18,2°
ergänzen φK1, Snach
φK1
PM1
3.2.2 QCK einzeichnen und ablesen:
QCK 2,05 cm => QCK = 410 var
Q CK 410 var
U
230 V
=
= 1,78 A => X CK = M1 =
= 129Ω
UM1
230 V
ICK 1,78 A
1
CK =
= 24,7µF
2 ⋅ Π ⋅ f ⋅ X CK
ICK =
Alternative 3.2.1 u. 3.2.2 nach Berechnung der Leistungen zeichnen
Q L1 = UL1 ⋅ IM1 = 127,2 V ⋅ 6,39 A = 813 var
S vor = PM21 + Q L21 = 1470 VA
S nach =
PM1
1225 W
=
= 1290 VA
cos ϕK1
0,95
2
Q nach = S nach
− PM21 = 404 var = Q L1 − Q CK
10_A3_Motoren-Drehstromnetz_LSG.odt
⇒
Q CK = Q L1 − Q nach = 408,6 var
3
Abiturprüfung TG 09/10
Technik (Elektrotechnik)
Aufgabe 3
Seite 2 von 3
Punkte
3.3
Drehstrommotor M2
3.3.1
SM2 = 3 ⋅ USTR ⋅ ISTR = 3 ⋅ 230 V ⋅ 7 A = 4830 VA
PM2 = 3 ⋅ PSTR = 3 ⋅ 1,25 kW = 3750 W
cos ϕM2 =
3.3.2
Z STR =
PM2
= 0,776
S M2
⇒
3.4
4
ϕM2 = 39°
USTR 230 V
=
= 32,86 Ω
ISTR
7A
XL 2 = Z STR ⋅ sin ϕM2 = 20,7 Ω
Q M2 = S M2 2 − PM22 = 3044,1 var
R 2 = Z STR ⋅ cos ϕM2 = 25,5 Ω
L2 =
⇒
XL 2
= 65,9 mH
2⋅π⋅f
3
Belastung am Außenleiter L1
Lösung mit Hilfe des Zeigerdiagramms: Maßstab: 1 cm 25 V ; 1 cm 1 A
ICK
UL1N
34°
39°
φL1
ICK
ISTR
ISTR
IM1
7
Abgelesen:
IL1
φL1 ≈ 30°
IL1 12,4 cm => IL1 = 12,4 A
Z L1 =
3.4
UL1N 230 V
=
= 18,6 Ω
IL 1
12,4 A
Alternative Lösung mit äquivalenter Umformung
IL1
L1
IM1
R1
UL1N
L1
ICK
CK
L1
ISTR
R1P
R2
XL1p
R2P
XCK
XL2p
N
L2
N
Z M2 1 (36 Ω )
=
= 43,2 Ω
R1
30 Ω
2
R 1P =
2
Z STR
(32,86 Ω ) = 42,34 Ω
=
R2
25,5 Ω
2
R 2P =
10_A3_Motoren-Drehstromnetz_LSG.odt
ZM2 1 (36 Ω )
=
= 65,1 Ω
XL1 19,9 Ω
2
XL1P =
2
Z STR
(32,86 Ω ) = 52,2 Ω
=
XL 2
20,7 Ω
2
XL 2 P =
Abiturprüfung TG 09/10
Technik (Elektrotechnik)
R ⋅R
RPg = 1P 2P = 21,4 Ω
R1P + R 2P
1
ZL1 =
= 18,6 Ω
2


1  1
1 
+
−
2
RPg  XCK XLg 
ϕL1 = ar cos
3.4
Aufgabe 3
Seite 3 von 3
X ⋅X
XLg = L1P L 2P = 28,9 Ω
XL1P + XL 2P
U
230 V
IL1 = L1N =
= 12,4 A
Z L1 18,6 A
Punkte
(7)
ZL1
18,6 Ω
= ar cos
= 29,6°
RPg
21,4 Ω
Alternative Lösung über Leistungsberechnungen
S M2
S L1 = S nach + S STR = 1290 VA + 1610 VA = 2900 VA
= 1610 VA
3
S
U
2900 VA
230 V
IL1 = L 1 =
= 12,6 A
Z L1 = L1N =
= 18,3 Ω
UL1N
230 V
IL 1
12,6 A
S STR =
PL1 = PM1 + PSTR = 1225 W + 1250 W = 2475 W
ϕL1 = ar cos
3.5
(7)
PL1
2475 W
= ar cos
= 31,4°
S L1
2900 VA
Gesamtschaltung
UL1N
IL1
abgelesen:
ISTR2
IN: 2,8 cm => IN = 5,6 A
IN
ISTR3
ISTR3
UL3N
UL2N
4
ISTR2
3.5
Alternative Lösung durch Überlegung:
Da der Drehstrommotor symmetrisch aufgebaut ist und sich die Strangströme
gegenseitig aufheben, fließt im Neutralleiter der Strom IM1 des Motors M1 nach
der Kompensation:
IN =
(4)
Snach 1290 VA
=
= 5,6 A
UL1N
230 V
30
10_A3_Motoren-Drehstromnetz_LSG.odt
Abiturprüfung TG 09/10
Technik (Elektrotechnik)
Aufgabe 4
Seite 1 von 4
Punkte
4.
Klangregler
4.1
Betrachtung von UA in Abhängigkeit von f
4.1.1.1
Poti-Stellung oben / Frequenz → 0
R << XC
→ R ≈ 0 → kann vernachlässigt werden
2
C1
C1
UE
R1
R3
UA
UA
C2
C2
UE
Da beide C gleich sind, ist UA = UE / 2 = 5V
(Spannungsteiler)
4.1.1.2 Poti-Stellung oben / Frequenz → ∞
R>>XC und XC ≈ 0 → UE mit UA verbunden → UA = UE
2
4.1.2.1
2
Poti-Stellung unten / Frequenz →0
R << XC
→ R ≈ 0 → kann vernachlässigt werden
C1
C1
R1
UE
R2
C2
UA
C2
UA
UE
Da beide C gleich sind, ist UA = UE / 2 = 5V
(Spannungsteiler)
4.1.2.2
Poti-Stellung unten /
Frequenz → ∞
R>>XC und XC ≈ 0 → UE ist mit Masse verbunden → UA = 0
4.1.3
Verlauf UA in Abhängigkeit von f
4
UA
10V
Stellung „oben“
5V
Stellung „unten“
0V
f
10_A4_Klangregler_LSG.odt
2
Abiturprüfung TG 09/10
Technik (Elektrotechnik)
Aufgabe 4
Punkte
1,0
Simulationsergebnis
Programm Target
mit Bauteilwerten
der Aufgabe 4.2
y-Achse: Ua / Ue
Seite 2 von 4
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Frequenz
10
100
V(Ua_oben)
1K
V(Ua_unten)
4.2
Berechnung der Ausgangsspannung UA bei f= 1,66 kHz
4.2.1
Poti-Stellung oben
4.2.1.1
Ausgangsspannung UA
X C1 = X C 2 =
10K
3
1
1
s V
=
= 6,392kΩ
3
2πf ⋅ C 2π ⋅ 1,66 ⋅ 10 ⋅ 15 ⋅ 10− 6 As
R1 und R3 werden zu R13 zusammengefasst:
R13 =
R1 ⋅ R3
100kΩ ⋅ 10kΩ
=
= 9,091kΩ
R1 + R3 100kΩ + 10kΩ
Z = ( X C1 + X C 2 ) 2 + R13 = (2 ⋅ 6,392kΩ) 2 + (9,091kΩ) 2 = 15,69kΩ
2
UE
10V
=
= 0, 637 mA
Z
15, 69k Ω
U C1 = X C1 ⋅ I = 6, 392k Ω ⋅ 0, 637 mA = 4, 07V
I=
U C 2 = X C 2 ⋅ I = 6, 392k Ω ⋅ 0, 637 mA = 4, 07V
U R13 = R13 ⋅ I = 9, 091k Ω ⋅ 0, 637 mA = 5, 79V
U A = U C 2 + U R13 = (4,07V ) 2 + (5,79V ) 2 = 7,08V
2
4.2.1.2
2
Zeigerdiagramm für Poti oben
4
I
abgelesen:
UC1
UE
φ = 19,5°
UR
UA eilt vor
φ
UA
10_A4_Klangregler_LSG.odt
UC2
Abiturprüfung TG 09/10
Technik (Elektrotechnik)
Aufgabe 4
Seite 3 von 4
Punkte
4.2.2 Poti-Stellung unten
4.2.2.1 Bestimmen Sie UA bei f=1,66 kHz
2
Die Werte von XC1, XC2, UC1 und UC2 können von 4.2.1.1 übernommen werden.
Der Widerstand R12 hat denselben Wert wie R13 aus 4.2.1.1
Es ergeben sich gleicher Gesamtwiderstand und gleicher Strom wie in 4.2.1.1
UA = I • X C 2 = 0, 637 mA • 6,392k Ω = 4, 07V
4.2.2.2 Zeigerdiagramm für Poti-Stellung unten:
2
I
abgelesen:
φ = -35,5°
UA eilt nach
UC1
UE
UR
φ
4.2.3
Poti in Stellung „Mitte“ bei 1,66 kHz
4.2.3.1
Ersatzschaltbild
UC2= UA
1
C1
½R1
C1
R2
Roben
UE
UE
Runten
R3
½R1
UA
C2
10_A4_Klangregler_LSG.odt
UA
C2
Abiturprüfung TG 09/10
4.2.3.2
Technik (Elektrotechnik)
Aufgabe 4
Ausführliche Berechnung
Roben = Runten =
R1
R1
2
⋅ R2
2
+ R2
=
Seite 4 von 4
Punkte
50kΩ ⋅ 10kΩ
= 8, 3kΩ
50kΩ + 10kΩ
2
Z = ( X C1 + X C 2 ) 2 + ( Roben + Runten ) 2 = (2 ⋅ 6,392kΩ)2 + (2 ⋅ 8, 3kΩ) 2 = 21,00kΩ
U
10V
=
= 0,476mA
Z 21,00kΩ
U C1 = U C1 = X C ⋅ I = 6,392kΩ ⋅ 0,476mA = 3,04V
I=
U Runten = U Roben = Runten ⋅ I = 8, 3kΩ ⋅ 0,476mA = 3,97V
U A = U C 2 + U Runten = (3,04V ) 2 + (3,97V ) 2 = 5,00V
2
2
Alternative Berechnung
UE = Z * I
und
UA = ½ Z * I
-> UA = ½ UE = 5V
4.2.3.3
Zeigerdiagramm für Poti „Mitte“:
3
I
UC1
UE
URunten
URoben
UA
4.2.3.4
UC2
Poti in Stellung „Mitte“ bei verschiedenen Frequenzen
1
Der obere Teilwiderstand der Schaltung Z oben =
Roben + X C1
dem unteren Teilwiderstand der Schaltung Z unten =
2
2
wird immer gleich
Runten + X C 2
2
2
sein,
da die Schaltung symmetrisch aufgebaut ist.
Ein Spannungsteiler aus zwei gleichen Widerständen ergibt immer die halbe
Eingangsspannung am Ausgang.
Siehe alternative Berechnung bei 4.2.3.2.
30
10_A4_Klangregler_LSG.odt
Abiturprüfung TG 09/10
Lösungsvorschlag
6.1
Technik (Elektrotechnik)
Aufgabe 6
Seite1 von 5
Punkte
RC-Schaltung
Simulationsergebnis mit Target:
6
U2 mit HC-Nand
U2 mit HC-NAND
5
4
Uc
Uc
U2 mit LS-Nand
3
U2 mit HC-Nand
2
1
0
Zeit
0
V(U3)
0,6
V(U2)
1,2
1,8
V(Uc)
6.1.1 Zeitkonstante τ = R * C = 68kΩ * 10µF = 0,68s
Aufladekurve Uc so skizzieren, dass Uc nach τ = 0,68s
auf 0,63 * 5V = 3,15V angestiegen ist.
3
6.1.2 → Solange Uc < 1,2V ist, ist der Ausgang des Gatters log. <1>,
die Größe der Spannung U2 liegt bei TTL-Gattern im Bereich zwischen 2,4V und 5V
→ Wenn Uc > 2,4V ist, ist der Ausgang des Gatters log <0>,
U2 liefert einen Wert zwischen 0V und 0,4V.
→ Liegt Uc zwischen 1,2V und 2,4V (nicht definierter Bereich),
so kann die Größe von U2 nicht vorhergesagt werden.
2
Uc in V
U2 in V
5,0
U2
Uc
4,5
4,0
?
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0
Zeit
0
0,6
6.2.1 Ein UND-Gatter verwenden (TORschaltung).
10_A6_Spannungsmessung_LSG.odt
1,2
1,8
1
Abiturprüfung TG 09/10
Lösungsvorschlag
6.3
Technik (Elektrotechnik)
Aufgabe 6
Seite2 von 5
Impulszähler (BCD-Zähler)
6.3.1 Ermittlung der minimierten Funktions-Gleichungen mit Zustands-Übergangstabelle
und KV-Diagrammen
3D
vor dem Takt
2D
1D
0D
Nach dem Takt
Q3
Q2
Q1
Q0
Q3
Q2
Q1
Q0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
1
0
2
0
0
1
0
0
0
1
1
3
0
0
1
1
0
1
0
0
4
0
1
0
0
0
1
0
1
5
0
1
0
1
0
1
1
0
6
0
1
1
0
0
1
1
1
7
0
1
1
1
1
0
0
0
8
1
0
0
0
1
0
0
1
9
1
0
0
1
0
0
0
0
10
1
0
1
0
x
x
x
x
11
1
0
1
1
x
x
x
x
12
1
1
0
0
x
x
x
x
13
1
1
0
1
x
x
x
x
14
1
1
1
0
x
x
x
x
15
1
1
1
1
x
x
Q0
Q3
Q0
Q1
Q2
&
≥1
&
10_A6_Spannungsmessung_LSG.odt
3D
x
x
Q0
1D
1
1
x
x
x
x
x
1
1
1
Q1
Nr
6.3.2
Q0
0D
1
1
x
x
x
x
x
Q1
x
Q3
1
1
Q2
Q2
1D=Q0 Q1Q0 Q1 Q3
0D=Q0
Q1
1
x
Q0
3D
Q0
2D
1
x
x
x
x
1
Q3
1
Q1
x
x
x
x
x
x
x
1
Q3
Q3
1
Q2
Q2
2D=Q0 Q2Q0 Q1 Q2
3D=Q0 Q3Q0 Q1 Q2
6
Abiturprüfung TG 09/10
Lösungsvorschlag
Technik (Elektrotechnik)
Aufgabe 6
Seite3 von 5
6.4
3
6.5 Entwurf ohne Eingriff in die Taktleitung
6.5.1 Zustandsdiagramm
3
10_A6_Spannungsmessung_LSG.odt
Abiturprüfung TG 09/10
Lösungsvorschlag
Technik (Elektrotechnik)
6.5.2 Zustands-Übergangstabelle
3D
vor dem Takt
2D
Aufgabe 6
Seite4 von 5
3
1D
0D
Nach dem Takt
CE
Q3
Q2
Q1
Q0
Q3
Q2
Q1
Q0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
usw.
1
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
1
0
0
usw.
6.6
SN2 (Decoder)
6.6.1 Funktionstabelle und vereinfachte Funktionsgleichungen
Nr
Q3
Q2
Q1
Q0
a
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
2
0
0
1
0
1
3
0
0
1
1
1
4
0
1
0
0
0
5
0
1
0
1
1
6
0
1
1
0
1
7
0
1
1
1
1
8
1
0
0
0
1
9
1
0
0
1
1
Rest
Q0
a
Q1
3
1
1
1
x
x
x
x
1
x
x
1
1
1
Q3
1
Q2
a=Q1Q3Q0Q2Q0 Q2
x
1
6.6.2 Nur-NAND-Technik
10_A6_Spannungsmessung_LSG.odt
Abiturprüfung TG 09/10
Lösungsvorschlag
6.7
Technik (Elektrotechnik)
Aufgabe 6
Datenspeicherung
Speicher mit 4 D-FFs zwischen Zähler und SN2 schalten
oder 7-Segment-Anzeige mit Speicher ausstatten (7 FFs nötig).
Bevor der Zähler zurückgesetzt wird, sollte der letzte Zählerstand in die D-FFs
übernommen werden.
Beispielschaltung: (Zeichnung nicht in der Lösung verlangt!)
Seite5 von 5
4
30
10_A6_Spannungsmessung_LSG.odt