Technische Informatik I (Prof. Dr. A. Zell)

Fakultät für Informationsund Kognitionswissenschaften
Wilhelm-Schickard-Institut für Informatik
Abteilung Rechnerarchitektur
Technische Informatik I (Prof. Dr. A. Zell)
Übungsblatt 9, WS2004/2005
Aufgabe 28 Leuchtdiode mit Vorwiderstand (5 Punkte)
Gegeben sei folgende Schaltung einer Leuchtdiode mit Vorwiderstand. Die Diode sei als ideal anzunehmen und habe die in der Abbildung dargestellte Kennlinie.
(a) Wozu wird bei der Ansteuerung der Diode ein Vorwiderstand eingesetzt?
(b) Wie groß muß RV sein, wenn Ue = 5V beträgt und der Diodenstrom ID = 20mA?
(c) Zeichnen Sie den Verlauf von UD in Abhängigkeit von Ue für −5V ≤ Ue ≤ +5V .
Aufgabe 29 Gleichrichter (8 Punkte)
Zum Gleichrichten von Wechselspannungen (zum Beispiel in Netzteilen) benutzt man häufig die Brückengleichrichterschaltung nach Graetz (auch Zweiweggleichrichtung genannt). In dieser Aufgabe sei die
Eingangsspannung zeitabhängig: ue (t) = Umax · sin(2πf t) mit Umax = 15V , f = 50Hz . Die
Dioden seien als ideal anzunehmen mit einer Durchbruchspannung von 0.7V.
(a) Erklären Sie die Funktionsweise der Schaltung.
(b) Berechnen und skizzieren Sie die Ausgangsspannung ua (t). Wie groß ist die Periodendauer, wie
groß die Amplitude?
(c) Mit welchen Bauteil kann man die Ausgangsspannung ua (t) “glätten”, d.h. fast konstant halten?
(Begründung!)
Aufgabe 30 Diode in Brückenschaltung (5 Punkte)
Gegeben ist folgende Schaltung (ideale Diode, Durchbruchspannung: 0.6V):
Leitet oder sperrt die Diode (Begründung!)? Berechnen Sie ID .
Aufgabe 31 Logische Verknüpfungen mit Dioden (8 Punkte)
Mittels einfachen Diodenschaltungen lassen sich logische, nichtinvertiernde Gatter realisieren (Ue = 0V
bzw. Ue = 5V ; ideale Dioden: Durchbruchspannung 0.6V):
+5 V
Ue1
R
Ue1
Ue2
Ue2
R
Ua
Ua
(a) Welche der dargestellten Schaltungen arbeitet als logische UND-Verknüpfung und welche als
ODER (positive Logik: Low=0, High=1)? Erklären Sie die Funktionsweise der Schaltungen.
(b) Wie würden die Schaltungen arbeiten, wenn man +5V und Masse vertauscht?
(c) Geben Sie eine Schaltung mit 2 Diodengattern an, die den Ausdruck Y = (X1 AN D X2 )OR X3
bildet.
(d) Geben Sie eine Ersatzschaltung für Aufgabeteil c) an, wenn X1 = 5V, X2 = 5V und X3 = 0V
ist. Wie muss man die Widerstände dimensionieren, damit es hier einen eindeutigen Highpegel
(> 3V ) am Ausgang gibt?
Aufgabe 32 Zener-Diode (4 Punkte)
Eine 6V-Z-Diode wird über einen Vorwiderstand an einer Spannung von U0 =12V betrieben. Die maximale Verlustleistung an der Z-Diode beträgt 1,8W. An R2 wird eine Leistung von 1,2 W aufgenommen.
Für welche Leistung muss R1 mindestens ausgelegt werden, wenn IZ = 0, 15 · IZmax betragen soll?