Übungsaufgaben Elektronik/Mikroprozessoren 1 Aufladung eines

Übungsaufgaben Elektronik/Mikroprozessoren
Labor für Elektronik, FK 03MB
1
Aufladung eines Akkus mit Solarzellen
Drei in Serie geschaltete Solarzellen laden bei Helligkeit mit zunehmender Beleuchtungsstärke E1
bis E7 über einen Widerstand R einen NiMH-Akku ( U B = 1.2V ) auf. Der Widerstand habe zunächst den Wert 10.0 Ω. Die drei hintereinandergeschalteten Dioden haben zusammen das
untenstehende Kennlinienfeld mit dem Parameter Beleuchtungsstärke E.
ID/mA
130
120
110
100
50
0.0
90
80
70
60
40
30
20
10
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
E0 (Dunkelheit)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8 UD/V
E1
E2
E3
E4
E5
E6
E7 Zunehmende Beleuchtungsstärken von E1 bis E7
1.1
Arbeitsgerade und Arbeitspunkt
1.1.1 Stellen Sie allgemein die Gleichung der Arbeitsgeraden I D = I D (U D , U B , R ) auf und tragen Sie
diese in das Kennlinienfeld ein.
1.1.2 Arbeitspunkt bei Beleuchtungsstärke E7
Markieren Sie den Arbeitspunkt, der sich bei der Beleuchtungsstärke E7 einstellt und geben Sie an,
mit welcher Stromstärke ID der Akku geladen wird und welche Spannung UD die drei Solarzellen
miteinander abgeben.
1.2
Erhöhung des Ladestroms
Der Ladestrom soll durch Verkleinerung des Vorwiderstandes R auf 1.0Ω vergrößert werden.
1.2.1 Welchen Punkt hat die neue Arbeitsgerade mit der alten gemeinsam?
1.2.2 Berechnen Sie einen weiteren Punkt der Arbeitsgeraden (nicht den Kurzschlußstrom, da er nicht
mehr im gezeichneten Koordinatensystem liegt) und zeichnen Sie die neue Arbeitsgerade ein.
1.2.3 Kennzeichnen Sie den neuen Arbeitspunkt, der sich bei der Beleuchtungsstärke E7 einstellt. Mit
welcher Spannung U D und welchem Strom I D wird nun der Akku aufgeladen?
1.3
Verhalten der Schaltung bei Dunkelheit
Wird der Akku bei Dunkelheit durch die in Durchlaßrichtung geschalteten Photodioden im selben
Maße entladen, wie er bei Licht aufgeladen wird? Begründen Sie Ihre Antwort.
Prof. Dr. Kortstock, Prof. Dr. Höcht, Prof. Dr. Buch
29.04.2009
Übungsaufgaben Elektronik/Mikroprozessoren
Labor für Elektronik, FK 03MB
2
Subtraktion in der ALU
dezimal
Mit dem untenstehenden Addier-Subtrahierwerk soll von der Zahl 5 die Zahl 3 subtrahiert
werden.
2.1
2.2
+3
Bilden Sie in zwei Schritten aus der Dualzahl
+3 die 4-Bit-Dualzahl –3. Tragen Sie die entsprechenden Dualzahlen in die nebenstehende
Tabelle ein.
................
...............
Tragen Sie alle diese arithmetische Operation
-3
betreffenden logischen Zustände 0 bzw. 1 in
die Kreise des untenstehenden Addier-Subtrahierwerks ein.
ü3
=1
=1
=1
=1
Volladdierer
Volladdierer
Volladdierer
Volladdierer
s3
3
dual
ü2
ü1
s2
ü0
s1
s0
Analyse einer Digitalschaltung
Gegeben sei die
nebenstehende
Schaltung mit zwei
positiv-flankengetriggerten jk-MSFlip-Flops:
A
Takt T1
1
≥1
J
&
1
Q
≥1
__ __
1
B
U1
K R Q
Takt T2
& U
2
J
Q
__ __
1
K R Q
Clr
Prof. Dr. Kortstock, Prof. Dr. Höcht, Prof. Dr. Buch
29.04.2009
Übungsaufgaben Elektronik/Mikroprozessoren
Labor für Elektronik, FK 03MB
3.1
Vervollständigen Sie im nachfolgende Zeitdiagramm die Signale A, B, U1 und U2. Die Signale U1
und U2 erleichtern Ihnen dabei, den Zustand von B zu ermitteln.
Takt T1
Takt T2
1
A0
U
1
U2
B
1
0
1
0
1
0
1
C lr
0
D ualzahl:
3.2
Tragen Sie in die unterste Zeile des Diagramms die Dualzahl ein, die durch beide Flip-Flops mit
A und B dargestellt wird. A hat die Wertigkeit 20, B die Wertigkeit 21.
Welche Funktion führt diese Schaltung offensichtlich bezüglich seiner zwei Takteingänge aus?
Prof. Dr. Kortstock, Prof. Dr. Höcht, Prof. Dr. Buch
29.04.2009