EK1_P2_2010_05_04

Elektronik 1
Prüfung 2: 4.5.10
Name:
Zeit: 45 Minuten
8 Seiten eigene Zusammenfassung und Taschenrechner erlaubt
PC und Handy nicht erlaubt
Jede vollständig richtig gelöste Teilaufgabe gibt 3 Punkte
Tipps:
Zuerst alle Aufgaben durchlesen und mit der einfachsten beginnen.
Die Teilaufgaben lassen sich unabhängig voneinander lösen.
1. Gleichrichterschaltung
Uq = 12V Effektivwert, sinusförmig mit Frequenz f = 50Hz
IL = 500mA, konstanter Strom
a)
Skizzieren sie qualitativ richtig den Verlauf der Spannung UC und des Stromes IC über
einen Zeitraum von 30ms.
b)
Wie gross muss der Kondensator C gewählt werden, damit die Spannungsschwankung
Uc (= ripple) 4V beträgt?
c)
Geben sie für jede der folgenden Dioden an, ob sie für diese Schaltung geeignet ist oder
nicht. Begründen sie ihre Antworten.
Typ
Sperrspannung
Durchlassstrom
Durchlassspannung
Reverse
recovery time
Stückpreis
1N4148 100V
200mA
1.0V
4ns
0.02
1N5818 30V
1A
0.5V
-
0.33
1N4002 100V
1A
1.1V
2s
0.07
2. Valley fill circuit
a)
Skizzieren sie qualitativ richtig den Verlauf der Spannungen an C1, C2 und RL über
einen Zeitraum von 30ms.
b)
Nennen sie (insgesamt 3) wichtige Vor- und Nachteile der Valley-fill-Schaltung,
verglichen mit der Gleichrichterschaltung von Aufgabe 1?
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H. Hochreutener, SoE@ZHAW
3. Virtual Ground mit Operations-Verstärker gepuffert
Bei batteriebetriebenen Geräten steht in der Regel nur eine Speisespannung zur Verfügung
(single supply). Anstelle der symmetrischen Speisung wird nun mit einem Spannungsteiler
ein künstlicher Mittelpunkt (= virtual ground) geschaffen. Damit die Spannung stabil bleibt,
wird sie oft mit einem als Spannungsfolger geschalteten Operations-Verstärker gepuffert.
Studenten im 4. Semester haben dafür folgende Schaltung aufgebaut:
Leider funktioniert sie nicht: am Ausgang erscheint immer +5V (= Spannung der Speisung)
statt +2.5V (= Spannung am Spannungsteiler).
a)
Finden und erklären sie den Fehler unter der Annahme, dass alle Bauteile und die
Speisespannung i.O. sind.
4. Verstärker-Schaltung
Gegeben: Ub = 24V, RC = 1k, vU = -20, minimum = 40, typisch = 120, rBE = 1k, RLast = 1k
(an Uaus angeschlossen), Rqein ist vernachlässigbar klein.
a)
Berechnen sie alle Widerstandswerte.
b)
Die Schaltung soll Signale mit der Frequenz 40kHz nicht dämpfen. Die Grenzfrequenzen
der Tief- oder Hochpässe wurden auf 10kHz resp. 100kHz festgelegt. Berechnen sie alle
Kondensatoren.
c)
Welcher der folgenden Transistoren ist am besten für diese Schaltung geeignet?
Begründen sie ihre Antworten.
Typ
Spannung Strom
Leistung minimum Transitfrequenz Stückpreis
2N2219A 40V
800mA 0.4W
50
300MHz
1.05
BD237
80V
2A
40
3MHz
0.32
BC237
45V
200mA 0.5W
120
100MHz
0.05
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25W
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H. Hochreutener, SoE@ZHAW