2N2222: 2N5089: 2N2222: tU (ansteigend) = tU (abfallend

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 =
2N5089:
tV =
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) =
tU (abfallend) =
2N5089:
tU (ansteigend) =
tU (abfallend) =
Bestimmen Sie die max. Leistung in den Transistoren während des Umschaltvorganges!
2N2222:
Pmax =
2N5089:
Pmax =
Der Basisstrom der beiden Transistoren wird im Umschaltzeitraum (abfallende Flanke am
Kollektor) negativ. Wie hoch wird dieser negative Basisstrom?
2N2222:
- IB =
2N5089:
- IB =
Wie hoch ist die Kollektorspannung, wenn der Transistor durchgeschaltet ist, d.h. wenn der
höchste Kollektorstrom fließt?
2N2222:
UC, min =
2N5089:
UC, min =
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 =
+35°C:
tV =
+125°C:
tV =
Messen Sie die Anstiegszeit der Kollektorspannung des 2N2222 für die drei Temperaturen aus!
-55°C:
tU (ansteigend) =
+35°C:
tU (ansteigend) =
+125°C:
tU (ansteigend) =
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=
Ck = 10pF:
B=
Ck = 12pF:
B=
Welche maximale Spannung tritt am Lastwiderstand RL bei einer Frequenz von f = 1,105MHz, Ue
= 1V und Ck = 8pF auf?
U(RL)max =
Wie hoch wird diese Spannung, wenn durch einen Defekt der Lastwiderstand RL plötzlich sehr
hochohmig (50Meg) wird?
U(RL)max =
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!)
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
=
Uampl, Sägezahn
=
Wie ändern sich diese Werte, wenn der Gleichrichter mit 100mA belastet ist?
URL
=
Uampl, Sägezahn
=
Welcher Spitzenstrom wird der Quelle dabei entnommen?
I(V1)max =
(einmalig, 1. Zyklus)
I(V1)max =
(nach Erreichen des stationären Zustandes)
Welchen Innenwiderstand besitzt die Gleichrichterschaltung ungefähr?
(Hinweis: Mittelwert der beiden Spannungen bei den jeweiligen Strömen verwenden!)
Ri ≈
Zwischen welchen Werten pendelt der Ladestrom des Kondensators im stationären Zustand und
warum ist das so? (kurze Erklärung genügt)