2N2222: tV = 938ns 2N5089: tV = 410ns 2N2222: tU (ansteigend
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Aufgabe 1: Schaltverhalten von Bipolartransistoren Untersuchen Sie das Schaltverhalten zweier Bipolartransistoren, die in der untenstehenden Schaltung von einer pulsförmigen Spannung angesteuert werden. Vergleichen Sie den Verlauf der Kollektorspannungen an beiden Transistoren. Ermitteln Sie die Verzögerungszeit, die jeder der Transistoren braucht, bis die Kollektorspannung auf 9V angestiegen ist! 2N2222: tV = 938ns 2N5089: tV = 410ns Die Umschaltzeit eines Gatters wird in der Digitaltechnik üblicherweise als diejenige Zeit definiert, die beim Schaltvorgang zwischen 10% und 90% der durchlaufenen Spannung verstreicht. Ermitteln Sie die Umschaltzeit der beiden Transistoren für Schaltvorgänge in beiden Richtungen (ansteigende sowie abfallende Flanke)! Hinweis: Der Einfachheit halber nehmen Sie die Werte UC = 1V bzw UC = 9V für 10% bzw. 90%! 2N2222: tU (ansteigend) = 450ns tU (abfallend) = 104ns 2N5089: tU (ansteigend) = 330ns tU (abfallend) = 62ns Bestimmen Sie die max. Leistung in den Transistoren während des Umschaltvorganges! 2N2222: Pmax = 25mW 2N5089: Pmax = 25mW Der Basisstrom der beiden Transistoren wird im Umschaltzeitraum (abfallende Flanke am Kollektor) negativ. Wie hoch wird dieser negative Basisstrom? 2N2222: - IB = -74uA 2N5089: - IB = -72uA Wie hoch ist die Kollektorspannung, wenn der Transistor durchgeschaltet ist, d.h. wenn der höchste Kollektorstrom fließt? 2N2222: UC, min = 66mV 2N5089: UC, min = 108mV Für den Transistor 2N2222 soll überprüft werden, wie die Verzögerungszeit von der Umgebungstemperatur abhängt. Dabei soll die Temperatur von -55° bis +125° in 90°-Schritten verändert werden (ergibt drei Werte). Die SPICE-Anweisung hierfür lautet: .temp -55 125 90 Ermitteln Sie die Verzögerungszeit, die der Transistoren 2N2222 braucht, bis die Kollektorspannung auf 9V angestiegen ist! -55°C: tV = 664ns +35°C: tV = 982ns +125°C: tV = 1,48us Messen Sie die Anstiegszeit der Kollektorspannung des 2N2222 für die drei Temperaturen aus! -55°C: tU (ansteigend) = 376ns +35°C: tU (ansteigend) = 464ns +125°C: tU (ansteigend) = 617ns Aufgabe 2: Bandfilter (Bandpass) Bei der folgenden Schaltung eines Bandfilters oder Bandpasses soll der Einfluss der Koppelkapazität Ck zwischen den beiden Schwingkreisen untersucht werden. Berechnen Sie die Bandbreite des Filters für drei verschiedene Werte von Ck. Gehen Sie dabei jeweils vom Maximalwert auf jeder Kurve aus! Ck = 8pF: B = 44 kHz Ck = 10pF: B = 62 kHz Ck = 12pF: B = 76 kHz Welche maximale Spannung tritt am Lastwiderstand RL bei einer Frequenz von f = 1,105MHz, Ue = 1V und Ck = 8pF auf? U(RL)max = 192 mV Wie hoch wird diese Spannung, wenn durch einen Defekt der Lastwiderstand RL plötzlich sehr hochohmig (50Meg) wird? U(RL)max = 590 mV Die Schaltung soll nun durch einen Spannungssprung von 0V auf 1V angeregt werden, die Anstiegszeit des Sprunges betrage 100ps, Ck = 8pF. Wie sieht die Spannung an RL aus? (kurze Beschreibung genügt!) Abklingende Sinusschwingung: Aufgabe 3: Einweggleichrichter Das Verhalten eines Einweggleichrichters soll untersucht werden. Er wird aus einer sinusförmigen Quelle mit 5V Offset, 5V Amplitude und 50Hz angesteuert. Die Stromquelle stellt die Last dar. Betrachten Sie die Spannung am Knoten „out“. Auf welchen Wert steigt diese Spannung im Mittel an und wie hoch ist die Amplitude der überlagerten „Sägezahnspannung“ in diesem Zustand? URL = 8,95 V Uampl, Sägezahn = 170 mV Wie ändern sich diese Werte, wenn der Gleichrichter mit 100mA belastet ist? URL = 6V Uampl, Sägezahn = 1,2 V Welcher Spitzenstrom wird der Quelle dabei entnommen? I(V1)max = 472 mA (einmalig, 1. Zyklus) I(V1)max = 363 mA (nach Erreichen des stationären Zustandes) Welchen Innenwiderstand besitzt die Gleichrichterschaltung ungefähr? (Hinweis: Mittelwert der beiden Spannungen bei den jeweiligen Strömen verwenden!) Ri ≈ = 33 Ω Zwischen welchen Werten pendelt der Ladestrom des Kondensators im stationären Zustand und warum ist das so? (kurze Erklärung genügt) Er pendelt zwischen -100 mA und +263 mA. Wenn -100 mA fließen, ist die Spannung am Kondensator höher als die Spannung von der Quelle - der Laststrom muss komplett vom Kondensator geliefert werden. Wenn der Ladestrom +253mA beträgt, liefert die Quelle eine höhere Momentanspannung als die Ladespannung des Kondensators beträgt, daher wird der Laststrom aus der Quelle entnommen und der Kondensator gleichzeitig geladen!
