Testat zu Versuch 4 – Variante 6 – SS14

Testat zu Versuch 4 – Variante 6 – SS14
Name:
Vorname:
Matrikel.-Nr.:
̂𝑒 = 24 𝑉, f e = 2 kHz soll mittels eines
1. Eine Wechselspannung mit einer Amplitude von 𝑈
Einweggleichrichters gleichgerichtet werden. Die Flussspannung der verwendeten Dioden betrage 0,5 V,
der Widerstand betrage 100 Ω.
Berechnen Sie die folgenden Werte. Geben Sie die verwendeten Formeln an!
̂𝑎
𝑈
(0,5 Punkte)
Erläuterung:
𝑈𝑎 𝑒𝑓𝑓
(0,5 Punkte)
𝑓𝑎
(0,5 Punkte)
𝑃𝑅
(0,5 Punkte)
𝑓𝑎
Frequenz des Ausgangssignals
𝐼𝐿
Strom durch den Lastwiderstand
𝑃𝑅
Leistung, die im Lastwiderstand umgesetzt wird
𝑃𝐷
Leistung, die in !einer! Diode umgesetzt wird
𝑃𝐷
(1 Punkt)
2. Eine blaue LED mit den nebenstehenden
Kenndaten soll im PKW als Fernlichtanzeigelampe verwendet werden. Die
Bordspannung kann einen Maximalwert
von 13,8 V erreichen. Berechnen Sie den
erforderlichen Vorwiderstand.
1 Punkt
von 4 Punkten
3. Eine Wechselspannung soll über einen Vollweggleichrichter gleichgerichtet werden. Der Kondensator 𝑪𝟏
sei zunächst nicht angeschlossen. Der Lastwiderstand 𝑅1 betrage 1 kΩ. An die Schaltung wird eine
Wechselspannung mit einer Amplitude von 5 V und einer Frequenz von 50 Hz angeschlossen. Die
Flussspannung der Dioden betrage 0,75 V.
a) Vervollständigen Sie die Schaltung. Beachten Sie die Polung der Ausgangsspannung.
2 Punkte
𝑖𝐷3
Das nachfolgende Diagramm zeigt den Verlauf der Eingangsspannung.
U in V / I in mA
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
-9
-10
b) Kennzeichnen Sie im Diagramm für die Eingangsspannung 𝑢𝑒 (𝑡) genau, in welchem Zeitbereich welche
der Dioden 𝐷1 … 𝐷4 leitet.
1 Punkt
von 3 Punkten
c) Ermitteln Sie das Maximum des durch 𝑅1 fließenden Stromes.
1 Punkt
d) Zeichnen Sie den Verlauf des Diodenstroms 𝑖𝐷3 (𝑡) zeit- und amplitudenrichtig in das Diagramm ein.
1 Punkt
Nun wird der Kondensator 𝐶1 parallel zum Lastwiderstand angeschlossen, um die Ausgangsspannung zu
glätten. Es stehen verschiedene Kondensatoren zur Verfügung:
Fall
Fall
Fall
Fall
1:
2:
3:
4:
470 µF
2200 µF
100 µF
1000 µF
e) Können sich die Zeitkonstanten, die den Verlauf der Ladekurve und Entladekurve beeinflussen,
unterscheiden? Begründen Sie Ihre Antwort!
1 Punkt
f)
In welchem Fall wird der verbleibende Brummspannungsanteil am Widerstand 𝑅1 am niedrigsten sein?
Begründen Sie Ihre Aussage durch eine Betrachtung der Entladezeitkonstanten 𝜏𝐸𝑛𝑡𝑙𝑎𝑑𝑒 .
1 Punkt
g) Am Ende der Entladephase betrage die Spannung am Kondensator noch 1,5 V. Zeichnen Sie den Verlauf
der Spannung an 𝑅1 in einer anderen Farbe in das Diagramm ein.
1 Punkt
h) Beim Experimentieren ist der Widerstand 𝑅1 von der Platine gefallen. Welche Sperrspannung liegt nun – mit
Kondensator - an der Diode 𝐷1 an, wenn die Eingangsspannung ihr Minimum erreicht?
1 Punkt
von 6 Punkten
4. Gegeben ist der folgende Datenblattauszug zur Fotodiode BPW 43:
Sie vermessen die Bestrahlungsstärke eines Infrarotlasers (900 nm) und eines blauen Lasers (450 nm). In
beiden Fällen messen Sie einen Hellstrom von 8 µA. Ist die Bestrahlungsstärke der Laser gleich? Falls nicht,
welcher Laser weist die höhere Bestrahlungsstärke auf?
1 Punkt
5. Sie haben einem Datenblatt die folgende Diodenkennlinie gefunden. Sie sollen die Diode ZPD 4.7 verwenden.
von 1 Punkt
a) Sie sollen mit dieser Diode eine Spannungsstabilisierungsschaltung aufbauen. Ihnen stehen eine
Gleichspannungsquelle mit Ue= 10 V und ein Vorwiderstand von 250 Ω zur Verfügung. Bestimmen Sie
grafisch die Spannung an der Diode sowie den fließenden Strom.
2 Punkte
b) An die Ausgangsspannung schließen Sie einen Lastwiderstand von 1000 Ω an. Fassen Sie die
Widerstände und die Spannungsquelle zu einer Ersatzquelle zusammen. Bestimmen Sie erneut grafische
die sich nun einstellenden Werte für die Spannung an der Diode sowie den fließenden Strom.
2 Punkte
c) Wie groß ist nun der Strom durch den Vorwiderstand?
1 Punkt
d) Die Eingangsspannung sinke um 2V. Warum wäre die Spannung am Lastwiderstand bei Verwendung der
Diode ZPD 5.1 besser gegen Schwankungen der Betriebsspannung stabilisiert?
1 Punkt
von 6 Punkten