Lösungsblätter 1..4

Fachbereich Technik
Abteilung Elektrotechnik und Informatik
Prüfungsklausur: Grundl. der Nachrichtentechnik
Termin: SS 2011 / 28.6.
--- Lösungen --Allgemeine Hinweise
Bearbeitungszeit: 90Min.
Anzahl der Aufgaben: 7
Bestanden mit ca. 50% von 66 Punkten
Hilfsmittel: Vorlesungsmitschrift, Fachliteratur, Taschenrechner
Beschriften Sie bitte alle Lösungsblätter mit Namen und Matrikelnummer und nummerieren Sie
sie fortlaufend. Alle Blätter bitte nur einseitig beschreiben!
Geben Sie bei Rechenaufgaben die Zwischenschritte an, so daß der Lösungsweg erkennbar ist.
Antworten sind, soweit möglich, zu begründen.
Aufgabe 1 ( 6 Pkt. )
a)
Die folgenden Pegel sollen im logarithischen Maßstab angegeben werden:
U = 0,4V, Angabe in dBV (bezogen auf 1 V)
LU = 20 lg(0,4) dBV = -7,96 dBV
P = 20mW, Angabe in dBm (bezogen auf 1 mW)
LP = 10 lg(20) dBm = 13 dBm
b)
Am Eingang eines Audioverstärkers wurde der Signalpegel 2mV gemessen, am Ausgang der Signalpegel 40mV. Wie groß ist die Spannungsverstärkung VU in dB?
VU = 20 lg(40/2) dB = 26 dB
Aufgabe 2 ( 6 Pkt.)
a)
Welche Eigenschaften hat ein digitales Signal ?
Stellen Sie ein Beispiel eines digitalen Signals graphisch dar und erklären Sie die wesentlichen
Merkmale !
Ein digitales Signal ist wertdiskret und zeitdiskret
(real: zeitlich getaktet )
b) Kann ein digitales Signal periodisch sein ? Wenn
ja, nennen Sie ein praktisches Beispiel!
Ja - z.B. das rechteckförmige Taktsignal
Aufgabe 3 ( 13 Pkt.)
Die Quellenspannung u1 am Eingang der abgebildeten Tiefpassschaltung springt im Zeitpunkt t=0 von
u1= 0V auf 5V. Vor dem Umschalten war die Schaltung im stationären Zustand, d.h. i1(t<0)=konstant.
Es sei R=100W .
Gesucht sind
a) u2 und i1 für t<0
Keine Energie in der Schaltung - u2=0, i1=0
b) i1, u2 und uL für t=+0 (unmittelbar
nach dem Umschalten der Quelle )
i1 durch L kann nicht springen, also i1=0 gilt noch. Mit u2 = i1 R ist auch u2=0. uL muss gleich u1 sein.
c) uL und u2 für t®¥ (neuer stationärer Zustand)
Alle Größen sind wieder konstant, d.h. uL=di1/dt=0. u2 muss gleich u1 sein, u2=5V.
d) Skizze für u2(t), wichtige Werte für u2 und
die Tangente der Anfangssteigung eintragen.
Die Zeitkonstante sei τ = 10µs.
Aufgabe 4 ( 9 Pkt.)
uein
uaus
An einem Hochpass wurden die obigen Verläufe von Ein- und Ausgangsspannung gemessen.
a) Kennzeichnen Sie in der Abbildung die Ein- bzw. Ausgangsspannung mit uein bzw. uaus.
- siehe Bild
Gesucht:
b) die Betriebsfrequenz f (=Messfrequenz):
f=1/T=1/25ms=40Hz
c) der Betrag des Übertragungsfaktor H(f):
H= 17,5mm/33mm =0,53
d) Liegt die Betriebsfrequenz ober- oder unterhalb der Grenzfrequenz ? Begründung!
Betriebsfrequenz<Grenzfrequenz, weil H(fG)=0,707 noch nicht erreicht ist
Aufgabe 5 ( 14 Pkt.)
Der Strom Ieff durch einem Serienschwingkreis wurde bei konstanter Gesamtspannung UK,eff = 85mV
im Frequenzbereich 1000 ... 6000Hz gemessen, siehe Abbildung.
Grundlagen der Nachrichtentechnik - Prüfungsklausur SS 2011
Gesucht:
a) Resonanzfrequenz fr, obere und untere Grenzfrequenz, Gesamtwiderstand Zr bei Resonanz
fr=3,4kHz
für fG gilt: I(fG) = Imax/√2 = 4,25mA/1,414 = 3,0mA eintragen und dann
ablesen: fGu =3kHz, fGo = 3,82kHz
Zr = 85mV/4,25mA = 20 Ohm
b) Bandbreite B, Güte Q, Kennwiderstand ZK , Kapazität C
B=fGo - fGu = 820Hz
Q=fr /B = 3400/820 =4,15
ZK=Zr Q = 20 Ohm · 4,15 = 83 Ohm
ZK=1/(2πfrC) → C=564nF=5,64·10-07F
Aufgabe 6 ( 7 Pkt.)
Die Diode in der abgebildeten Schaltung wird durch die folgende vereinfachte Kennlinie beschrieben:
Gegeben: R= 100W
Ermitteln Sie die Kennlinie I = f(U) der Parallelschaltung von
Diode D und Widerstand R und tragen Sie die Kennlinie in das
nebenstehende Diagramm ein.
Hinweise: Wie groß kann die Spannung an der Parallelschaltung
maximal werden? In dem Wertebereich von U, für den die Diode
gesperrt ist, bestimmt allein der Widerstand die Kennlinie.
Grundlagen der Nachrichtentechnik - Prüfungsklausur SS 2011
Die Spannung an der Diode kann max. 0,7V erreichen. Dann leitet die Diode und lässt einen
beliebig hohen Strom zu.
Der Widerstand führt dann einen festen Strom IR= 0,7V/100Ohm=7mA = Strom im Knick der
Kennlinie.
Bei U=-2V sperrt die Diode, der Strom wird durch den Widerstand auf IR= -2V/100Ohm
=-20mA festgelegt.
(Auch: U=0 ergibt I=0 : weiterer Punkt der Kennlinie)
Allgemein ist die Kennlinie im Sperrfall der Diode eine Gerade entsprechend R.
Aufgabe 7 ( 9 Pkt.)
Der Transistor in der abgebildeten
Schaltung wird durch die Ausgangskennlinien beschrieben.
Gegeben: RC = 500W, UCC = 40V
a) Tragen Sie die Arbeitsgerade in die
Kennlinien ein
IK=40V/500W = 0,08A =80mA
b) Wie groß ist IC für IB = 0,15mA ?
abgelesen: IC=42mA
Welche Gleichstromverstärkung
B ergibt sich damit ?
B= 42mA/0,15mA =280
c) Wie groß ist die minimale Kollektor-Emitter-Spannung für große
Werte von IB (UCE- Restspannung im Sättigungsbereich) ?
Die Arbeitsgerade schneidet den steil ansteigenden Kennlinienteil bei ca. UCE =2,5V.
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