Elektronikpraktikum Probeklausur

Elektronikpraktikum Probeklausur Aufgabe 1: Thévenin‐Theorem Betrachten Sie folgende elektronische Schaltung bestehend aus einer idealen Spannungsquelle U1, und vier Widerständen R1, R2, R3 und R4. Zwischen den Punkten A und B wird die Spannung UAB abgegriffen. R1
A
R2
R3
U1
B
R4
a) Zeichnen Sie das Thévenin‐Ersatzschaltbild zwischen den Punkten A und B. b) Wie groß sind UTh und RTh als Funktion von U1, R1, R2, R3 und R4? Seite 1 von 6
c) Verwenden Sie nun U1 = 9 V, R1 = R4 = 10 k und R2 = R3 = 20 k. Berechnen Sie die Werte von UTh und RTh. d) Sie möchten nun einen elektronischen Verbraucher mit Lastwiderstand RLast an den Punkten A und B mit der Spannung UAB betreiben. Welche Bedingung muss RLast erfüllen, damit die Spannung UAB (möglichst) unverändert bleibt (im Vergleich zu UAB ohne Lastwiderstand)? e) Zeichnen Sie UAB als Funktion von ILast. f) Wie groß muss RLast sein, damit die elektrische Leistung im Verbraucher maximal wird? Wie groß ist dann UAB? Seite 2 von 6
Aufgabe 2: Tiefpass a) Ergänzen Sie folgende Schaltung zu einem passiven Tiefpassfilter 1. Ordnung. U_in
U_out
b) Wie groß muss die Kapazität C des Kondensators gewählt werden, um eine Cut‐Off‐
Frequenz f3dB = 1 kHz zu erhalten (R = 1 k)? c) Skizzieren Sie das Bodediagramm des Tiefpassfilters (Dämpfung |Ûout / Ûin| sowie Phasenverschiebung ) und geben Sie die wichtigsten Zahlenwerte an. d) Wie groß sind Dämpfung und Phasenverschiebung bei 1 kHz? Seite 3 von 6
Aufgabe 3: Operationsverstärker a) Zeichnen Sie die Schaltpläne für folgende Schaltungen mit einem idealen Operationsverstärker: (i) nicht‐invertierender Verstärker mit Verstärkung V = 2 (ii) invertierender Verstärker mit Verstärkung V = ‐10 und Eingangsimpedanz 100 k b) Berechnen Sie die Ausgangsspannung Uout der folgenden Schaltung als Funktion der Eingangsspannung Uin (Hinweis: es ist stets Uin < 0). Die Diode D1 hat folgende Strom‐
Spannungscharakteristik (mit n = 1 ... 2):  U

I  I0  e nkT  1 (nehmen Sie an, dass U >> nkT) 

D1
U_in
R
U_out
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Strom I (mA)
Aufgabe 4: IV‐Kennlinien Ordnen Sie die dargestellten IV‐Kennlinien den folgenden Bauelementen zu: Bauelement (4) (3)
4
(2)
rote Leuchtdiode 2
Siliziumdiode (1)
2,2 k Widerstand 0
1 k Widerstand -2
-4
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5
Spannung U (V)
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Kennlinie
Nr. Aufgabe 5: Oszilloskop In der folgenden Schaltung zur Darstellung der IV‐Kennlinie einer Diode am Oszilloskop im xy‐Betrieb hat sich ein Fehler eingeschlichen. Das Oszilloskop ist über die Koaxialanschlüsse Ch. 1 und Ch. 2 im Bild angeschlossen. Finden und erklären Sie den Fehler in der Schaltung. Ch. 1
R
Ch. 2
D
Aufgabe 6: Verschiedenes Welche Integrationszeit beim DMM liefert den genaueren Messwert?  1 NPLC  25 ms Der Innenwiderstand eines idealen Amperemeters ist  unendlich  null Shannon‐Nyquist‐Theorem  fSignal < fSampling  fSignal < fSampling/2 Ein Anti‐Aliasing‐Filter ist ein  Hochpassfilter vor der A/D‐Wandlung  Tiefpassfilter vor der A/D‐Wandlung  Hochpassfilter nach der D/A‐Wandlung  Tiefpassfilter nach der D/A‐Wandlung Seite 6 von 6