Elektronik1

Elektronik 1
Prüfung 3: 30.6.11
Name:
Zeit: 90 Minuten
Schriftliche Unterlagen 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,
wenn nichts anderes angegeben ist.
1. Aufwärtswandler für LEDs an 3V-Batterie
Gegeben ist diese Schaltung mit diesen Vorgaben:
Ubat = 3V
PWM-Frequenz = 100kHz, Tastverhältnis = 1:1 (= FET ein während 50% der Zeit)
Rlast = 20Ω
∆Ulastpp = 0.5V (= Ripple auf der Ausgangsspannung Ulast)
a)
Skizzieren sie qualitativ richtig den Verlauf von Ulast, Ufet und Ibat im stationären
Zustand.
b)
Berechnen sie die Ausgangsgrössen Ulast und Ilast, sowie die Bauteilwerte Lspeicher
und Csieb.
c)
Braucht es zum Schutz des FETs eine Freilauf-Diode zwischen Drain und Source des
FETs (Antwort begründen)?
d)
Die maximale Verlustleistung im FET wurde zu 0.3W bestimmt. Um wie viel erwärmt
sich der FET, wenn er ohne Kühlkörper betrieben wird. Benutzen sie die Zahlenwerte
aus dem Datenblatt-Auszug:
e)
Anstelle des Widerstandes Rlast werden 3 LEDs (in Serie geschaltet) verwendet, welche
total 10V benötigen. Was alles muss verändert werden, damit die Spannung Ulast (resp.
der Strom Ilast) den gewünschten Wert erreicht? Antwort muss begründet werden.
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H. Hochreutener, SoE@ZHAW
2. Signal-Gleichrichter
a)
Berechnen sie alle Knotenspannungen und die Ströme durch die Widerstände (R = 1kΩ)
für die Eingangsspannung u1 = -1V. Zahlenwerte direkt oben ins Schema schreiben.
b)
Ein Standard-Operationsverstärker kann am Ausgang einen Strom von maximal 20mA
liefern. Machen sie einen Schaltungsvorschlag, damit an u2 ein Strom von bis zu 100mA
zur Verfügung steht, wobei die Funktionalität der Schaltung erhalten bleiben soll.
Verlangt wird ein Schema, Bauteile müssen nicht berechnet werden.
3. Exemplar-Streuung und Temperatur-Einfluss
a)
Auf welche Grössen hat die Exemplarstreuung einen dominanten Einfluss beim BJT?
Auf welche Grössen hat die Temperatur einen dominanten Einfluss beim BJT?
Auf welche Grössen hat die Exemplarstreuung einen dominanten Einfluss beim FET?
Auf welche Grössen hat die Temperatur einen dominanten Einfluss beim FET?
b)
Was muss in diesem Zusammenhang alles beachtet werden, wenn ein BJT als Schalter
verwendet wird? Was, wenn ein FET als Schalter verwendet wird?
4. Subtrahier-Verstärker
a)
Geben sie alle Bedingungen für die Widerstandswerte an, damit gilt: UO = 5∙(U1-U2)
Randbedingungen: |IR1| < 100µA und |IR2| < 100µA für |U1| < 1V und |U2| < 1V
b)
Anstelle eines Subtrahier- wird manchmal ein Instrumenten-Verstärker verwendet:
(Quelle der Grafik: http://de.wikipedia.org/wiki/Instrumentenverstärker )
Nennen sie je zwei Vorteile und Nachteile dieses Instrumenten-Verstärkers.
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H. Hochreutener, SoE@ZHAW