schreiben sie alle ergebnisse auf diese aufgabenblätter. es können

Klausur Analog- und Digitaltechnik
Wintersemester 2016/17
Name :
Matrikelnummer:
Punkte:
Note:
Aufg
1
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Pkte.
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8
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8
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8
100
erhalt.
Anmerkungen:
SCHREIBEN SIE ALLE ERGEBNISSE AUF DIESE
AUFGABENBLÄTTER.
ES KÖNNEN NUR DIE ERGEBNISSE GEWERTET WERDEN,
DIE SIE AUF DIESE AUFGABENZETTEL GESCHRIEBEN
HABEN.
Wenn der Platz auf den Aufgabenblättern für Ihre Rechnungen nicht ausreicht,
benutzen Sie die Klausurbögen.
Schreiben Sie auf jedes Blatt Ihren Namen!
Bitte Aufgabenblätter zusammen mit den Klausurbögen
abgeben! Legen Sie zur Abgabe alle Ihre Blätter in einen
Klausurbogen.
Zugelassene Hilfsmittel: Keine, nur Taschenrechner
Dauer: 120 Minuten
7 Seiten
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
1. Aufgabe 4 P
Stellen Sie die WWT für folgenden Ausdruck auf
f
f  ( x  y )  x  z 
2. Aufgabe 10 P
Schreiben Sie die Funktion f in konjunktiver
Normalform und kürzen sie..
x
y
z
f
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0
a) Konjunktive Normalform (4P)
b) Gekürzte Form: (6P)
3. Aufgabe 6P
Entwerfen und zeichnen Sie folgende Schaltung. Sie hat zwei Dateneingänge x und y, einen Steuereingang
s und einen Ausgang z. Ist s=0, dann soll z=0 sein, ist s=1, dann soll ‫ ݖ‬ൌ ‫ ݔ‬൅ ‫ ݕ‬sein.
Schaltung
2
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
4. Aufgabe 10 P
a) Wie heißt die Schaltung nächsten Bild(4P)?
b) Stellen Sie die Zustandstabelle auf (6P)
5. Aufgabe 6P
Zeichnen Sie einen asynchronen Zähler aus T-FF, der von 0 bis 6 einschließlich zählt.
6. Aufgabe 10 P
Entwerfen Sie aus D-Flipflops einen synchronen Zähler mit Steuereingang s. Wenn s=0 ist, soll der Zähler
rückwärts zählen (2,1,0,2,1,0,2,…), bei s=0 soll er in seinem Zustand bleiben.
3
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
7. Aufgabe (8P)
In obigem Schaltbild sei Uges=9 V, R1=1kOhm , R2=2kOhm. Bestimmen Sie das Thevenin’sche
Ersatzschaltbild. Dann berechnen Sie Strom und Spannung an RL mit RL=2000Ohm.
8. Aufgabe 8 P
4
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
Eine Leuchtdiode hat obige Kennlinie. Diese Leuchtdiode soll mit einer 9 Volt Batterie und einem
Vorwiderstand betrieben werden.. Wie groß muss der Vorwiderstand gewählt werden, damit der Strom
durch die Diode 400 mA beträgt.
Zeichnen Sie das
Schaltbild: (2P)
Berechnen Sie den
Vorwiderstand
(6P)
9. Aufgabe 6 P
In folgender Schaltung werden die Sekundärwicklungen eines Netztransformators mit einer
Gleichrichterschaltung verbunden. Die Schaltung kommt aus den USA, wo die Netzfrequenz 60 Hertz
beträgt.
Der Transformator trägt die Aufschrift: Primärspannung 110 V, Sekundärspannung 12 V.
Zeichnen Sie den zeitlichen Verlauf der Spannung an der Sekundärwicklung u und der
Ausgangsspannung am Widerstand ur über 50 Millisekunden. Dabei sollen zumindest die
charakteristischen Werte (z.B. Minima, Maxima, Nulldurchgänge mit den richtigen Spannungen und Zeiten
eingezeichnet werden).
Hier ist etwas Platz, wenn Sie dazu rechnen müssen.
5
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
10. Aufgabe 6 P
Eine PC-Schnittstelle liefert einen High-Pegel von 4 Volt. einen Low-Pegel von 0 Volt. Damit soll eine
Lampe geschaltet werden mit Nennspannung von 12 Volt und Nennleistung 6 W. Es stehen Transistoren
mit beta=200 zur Verfügung.
Zeichnen und dimensionieren Sie den Schalter vollständig.
11. Aufgabe 8 P
Zeichnen und dimensionieren Sie eine Konstantspannungsquelle mit npn-Transistor (im Datenblatt steht:
beta =100-200) und Zenerdiode. Die Ausgangsspannung soll 9 Volt betragen. Die Versorgungsspannung
kann zwischen 12 und 15 Volt schwanken. Bis zu einem maximalen Ausgangsstrom von 500 mA soll die
Ausgangsspannung (mindestens) konstant bleiben.
Zeichnen und dimensionieren Sie die Schaltung. (8P)
6
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
12. Aufgabe 4P
Wie heißen die beiden goldenen Regeln für Operationsverstärkerschaltungen?
13. Aufgabe 6 P
Zwei Sensoren liefern jeweils Spannungen zwischen -50mV und +50 mV. Entwerfen und zeichnen Sie eine
OP-Schaltung, die die Summe der Spannungen bildet und auf den Bereich von -5V bis +5V verstärkt. Der
Eingangswiderstand soll jeweils 1 kOhm betragen
14. Aufgabe 8 P
Im Praktikum haben Sie folgende Schaltung zur Pulsmessung aufgebaut. Der Widerstand mit den beiden
Pfeilen ist ein lichtempfindlicher Widerstand (LDR), dessen Wert von der Lichtmenge abhängt, die auf ihn
auffällt. Wird zwischen Lichtquelle und diesem LDR ein Daumen gehalten, wird die Lichtmenge ein wenig
durch die Blutmenge im Daumen verändert.Da die Blutmenge im Daumen sich während des Pulses ändert,
schwankt der Widerstand des LDR dann zwischen 1000 Ohm und 1002 Ohm. Der Vorwiderstand sei
genau 1000 Ohm.
a) Zwischen welchen Werten schankt die Spannung am LDR, wenn der Daumen zwischen Birne und
LDR ist?
b) Die Spannung am LDR wird mit dem Oszilloskop (Oszi) gemessen. Wozu dient der Kondensator?
7
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
Hier folgen weitere Aufgaben aus bisherigen Klausuren:
15. Aufgabe 6 P
Stellen Sie die WWT für folgenden Ausdruck auf
f
f  ( p  q)   p  q 
16. Aufgabe 8 P
Schreiben Sie die Funktion f in konjunktiver
Normalform und kürzen sie..
x
y
z
f
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1
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1
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1
1
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0
0
a) Disjunktive Normalform (4P)
b) Gekürzte Form: (4P)
17. Aufgabe 8P
Entwerfen und zeichnen Sie die Schaltung eines 2-auf-1 Multiplexers, mit dem also einer von zwei
Eingängen x0 und x1 wahlweise auf einen Ausgang z gegeben werden kann und der von einem Eingang s
gesteuert wird. Ist s=0, dann soll z=x0 sein ist s=1, soll z=x1 sein. Verwenden Sie nur UND- und ODERGatter und Inverter.
Schaltung
8
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
18. Aufgabe 12 P
a) Welche Schaltung zeigt das nächste Bild(4P)?
b) Stellen Sie die Zustandstabelle auf (8P)
19. Aufgabe 6P
Zeichnen Sie einen asynchronen Zähler aus T-FF, der bis 3 einschließlich zählt.
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Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
20. Aufgabe 10 P
Entwerfen Sie aus D-Flipflops einen synchronen Zähler mit Steuereingang s. Wenn s=1 ist, soll der Zähler
rückwärts zählen (3,2,1,3,2,1,3,…), bei s=0 soll er immer in den Zustand 3 gehen.
21. Aufgabe 8 P
In folgender Schaltung werden die Sekundärwicklungen eines Netztransformators mit einer
Gleichrichterschaltung verbunden.
Die Spannungsangaben an der Sekundärwicklung entsprechen den effektiven Spannungswerten. Die
Spannung am Lastwiderstand RL ist die Ausgangsspannung Ua.
10
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Zeichnen Sie den zeitlichen Verlauf von U1
und von der Ausgangsspannung Ua über 40
Millisekunden. Dabei sollen zumindest die
charakteristischen Werte (z.B. Minima,
Maxima, Nulldurchgänge mit den richtigen
Spannungen und Zeiten eingezeichnet
werden):
Hier ist etwas Platz, wenn Sie dazu rechnen müssen.
11
Name:
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
22. Aufgabe 6 P
Eine PC-Schnittstelle liefert einen High-Pegel von 3 Volt. einen Low-Pegel von 0 Volt. Damit soll eine
Lampe geschaltet werden mit Nennspannung von 9 Volt und Nennleistung 3 W. Es stehen Transistoren mit
beta=200 zur Verfügung.
Zeichnen und dimensionieren Sie den Schalter vollständig.
23. Aufgabe 8 P
Zeichnen und dimensionieren Sie eine Konstantspannungsquelle mit npn-Transistor (im Datenblatt steht:
beta =100-400) und Zenerdiode. Die Ausgangsspannung soll 6 Volt betragen.. Die Versorgungsspannung
kann zwischen 14 und 16 Volt schwanken. Bis zu einem maximalen Ausgangsstrom von 800mA soll die
Ausgangsspannung (mindestens) konstant bleiben.
Zeichnen und dimensionieren Sie die Schaltung. (8P)
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Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
24. Aufgabe 4P
Wie heißen die beiden goldenen Regeln für Operationsverstärkerschaltungen?
25. Aufgabe 6 P
Ein sehr hochohmiger Sensor liefert Spannungen von 0 bis 20 mV.
Welche Spannungsverstärkerschaltung müssen Sie wählen, um diese Sensorspannung zu verstärken?
Dimensionieren Sie die Schaltung so, dass ihre Ausgangspannung zwischen 0 und 1 V liegt.
Dimensionieren und zeichnen Sie die Schaltung.
26. Aufgabe 3 P
Stellen Sie die WWT für folgenden Ausdruck auf
F=(x+(-y)*(y+z)
27. Aufgabe 4 P
Schreiben Sie die Funktion f in disjunktiver Normalform und kürzen sie..
x
y
z
f
1
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
0
0
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1
1
1
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1
0
0
0
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1
1
0
0
0
0
a) Disjunktive Normalform (2P)
b) Gekürzte Form: (2P)
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Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
28. Aufgabe 7 P
Wie heißt diese digitale Schaltung (1P)?
Sie heißt:
Schreiben Sie die Zustandstabelle in folgende Tabelle: (3P)
Zeichnen Sie einen entprellten Schalter, der dieses Bauteil benutzt: (3P)
14
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
29. Aufgabe 5P
Zeichnen Sie einen asynchronen Zähler aus T-FF, der bis 6 einschließlich zählt.
30. Aufgabe 7P
Entwerfen Sie aus D-Flipflops einen synchronen mod3-Zähler (0,1,2,0,1…) mit Steuereingang s. Wenn s=1
ist, soll der Zähler vorwärts zählen, bei s=0 soll er rückwärts zählen.
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Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
31. Aufgabe 6 P
5
4
3
2
1
0
-4
-3
-2
-1
-1
0
1
2
3
-2
-3
-4
-5
Ein Bauteil mit der in der Abbildung gezeigten Kennlinie (x-Achse: Bauteilspannung in Volt, y-Achse
Bauteilstrom in Milliampere) wird mit einem Widerstand R in Reihe an eine Spannungsquelle U geschaltet.
Welche Spannung liegt am Bauteil an und welcher Strom fließt, wenn
Spannung am Bauteil
Strom durch das Bauteil
a) U= +3,0 V und
R=1500 Ohm
b) U= - 2,0V und R=500
Ohm
c) U= 0 V und
R=250Ohm
(dazu müssen Sie die Arbeitsgeraden einzeichnen)
32. Aufgabe 4 P
Sie haben einen Transformator (mit der Aufschrift: Primärwicklung 230V, Sekundärwicklung 9V), eine
Diode und einen Kondensator (Kapazität C=500µF). Daraus sollen sie eine Schaltung bauen, die eine
Gleichspannung liefert.
16
4
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
Zeichnen Sie den Schaltplan.
Zeichnen Sie den zeitlichen Verlauf der Spannung an der Sekundärwicklung und den Verlauf der
Ausgangsspannung über 40 Millisekunden.
Dabei sollen zumindest die
charakteristischen Werte (z.B. Minima,
Maxima, Nulldurchgänge mit den richtigen
Spannungen und Zeiten) eingezeichnet
werden.
Schliessen Sie jetzt einen 100 Ohm
Widerstand an den Ausgang ihrer
Schaltung an und zeichnen Sie die
Ausgangsspannung ebenfalls ein.
Hier ist etwas Platz, wenn Sie dazu rechnen müssen.
33. Aufgabe 3 P
Eine Laptop-Schnittstelle liefert einen High-Pegel von 3 Volt. einen Low-Pegel von 0 Volt. Damit soll eine
Lampe geschaltet werden mit Nennspannung von 12 Volt und Nennleistung 1 W. Es stehen Transistoren
mit beta=100 zur Verfügung.
17
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
Zeichnen und dimensionieren Sie den Schalter vollständig.
34. Aufgabe 4 P
Ein bestimmter Sensor liefert eine LadungI von 0 bis 2 µCb. Dieser Strom soll mit einem Ladungsverstärker
(mit OP) in eine proportionale Spannung von 0 bis 5 V gewandelt werden. (Das Vorzeichen des Ladung
spielt hier keine Rolle)
Dimensionieren und zeichnen Sie die Schaltung.
35. Aufgabe 4 P
In einem Buch finden Sie folgende Schaltung. Die Widerstände R4, R5, R6 sind jeweils 5kOhm groß, R7 ist
ein Sensor und hat einen Widerstand von 10kOhm. Die Namen IC2A usw. bezeichnen den OP Typ und
interessieren uns hier nicht.
Wie groß sind Ua1 und Ua2? (Mit
Begründung)
18
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
36. Aufgabe 6 P
Ein Bauteil mit der in der Abbildung gezeigten Kennlinie (x-Achse: Bauteilspannung in Volt, y-Achse
Bauteilstrom in Milliampere) wird mit einem Widerstand R in Reihe an eine Spannungsquelle U geschaltet.
Welche Spannungen liegt am Bauteil an und welcher Strome fließt, wenn
Spannung am Bauteil
Strom durch das Bauteil
U= 4,0 V (also
Durchlassrichtung) und
R=500 Ohm
U= - 4,0V (also
Sperrrichtung) und
R=500 Ohm
U= -8,0 V und R=1
KOhm
37. Aufgabe 6P
19
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
Zeichnen und erläutern Sie einen Emitterverstärker mit npn-Transistor (beta =100) . Die
Versorgungsspannung komme aus einer 9 Volt-Batterie, der Lastwiderstand sei 10 kOhm, die
Spannungsverstärkung sei 10.
Zeichnen und dimensionieren Sie die Schaltung. Dabei soll das Gleichspannungspotential des Kollektors
gleich der halben Versorgungsspannung sein. Zeichnen Sie auch die Spannungsquelle (die Batterie) mit in
die Schaltung ein.
38. Aufgabe 3P
Eine Photodiode erzeugt pro Watt auftreffender Lichtleistung einen Strom von 0.5 A. Betrachten Sie die
Photodiode also als ideale Stromquelle. Entwerfen und zeichnen Sie einen einen Transimpedanzwandler,
der bei 1 mW Lichtleistung eine Ausgangsspannung von 10 V erzeugt. (Das Vorzeichen spielt keine Rolle.)
39. Aufgabe 2P
Zeichnen Sie einen CMOS-Inverter und erläutern Sie die Funktionsweise.
40. Aufgabe 4P
Verbinden Sie bei einem flankengetriggerten D-FF den –Q-Ausgang mit D.
Welche Zustandstabelle hat der flankengetriggerte D-FF?
Stellen Sie ein Zeitdiagramm für das Verhalten auf, wenn der FF mit Rechteckpulsen der Frequenz f
getaktet wird.
41. Aufgabe 4P
20
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
Eine Schaltung habe drei Eingänge x, y und s. Wenn s=0 ist, soll der Ausgang f der XOR-Verknüpfung
zwischen x und y entsprechen, bei s=1 der Implikation.
Entwerfen Sie eine Schaltung.
42. Aufgabe 3P
Bauen Sie aus einem RS-Flipflop und weiteren Gattern einen zustandsgetakteten RS-Flipflop. Schreiben
Sie die Zustandstabelle des RS-Flipflop hin und leiten Sie daraus die Zustandstabelle des
zustandsgetakteten RS-Flipflops ab
43. Aufgabe 6P
Entwerfen Sie einen synchronen mod3-Zähler aus D-FF.
Welche Bauteil-Kenngrössen müssen Sie wissen, um die maximale Frequenz zu bestimmen, mit der dieser
Zähler betrieben werden kann.
20k
10k
5k
U=10V
44. Aufgabe 7P
Berechnen Sie mit Thevenin’s Theorem die Spannung
Ux.
10k
Ux=
20 k
45. Aufgabe 5P
Eine Konstantstromquelle soll 200mA liefern können. Es stehen eine Spannungsquelle mit 15 Volt und
Zenerdioden mit 4 Volt Zenerspannung zur Verfügung. Dimensionieren Sie die Schaltung mit npn
Transistor (beta~100).
Zeichnen und dimensionieren Sie die Schaltung.
Welche Werte dürfen die Lastwiderstände annehmen, damit die Schaltung konstanten Strom liefert.
21
Klausur A/D-Technik WS16/17 und weitere Aufgaben
Name:
46. Aufgabe 8P Eine Zusatzaufgabe für die Engagierten:
In einem Artikel sehen Sie folgende Schaltung:
Die Schaltung enthält 3 OPs ohne Rückkopplung, 3 XOR Gatter und 6 gleich große Widerstände. Die
Ausgänge der XOR sind über Dioden mit den beiden Ausgängen LSB und MSB verbunden.
Welche Aufgabe hat diese Schaltung?
Nun sei Vref= 4 Volt. Was zeigen MSB und LSB an, wenn a) Vin=0,6Volt und b) Vin=2,8Volt?
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