Lösung Klausur 2008 - Hochschule Merseburg
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Hochschule Merseburg, Fachbereich INW Dipl.-Ing. Michael Bluhm Grundlagen der Elektronik BWIW Lösungen zur Klausur Datum: 30.06.2008 Seite 1 von 4 3P 1 Die Nennwerte der Bauelemente werden entsprechend einer Empfehlung der IEC (International Electrical Commission) nach E-Reihen (geometrische Reihen) gestuft. Die einzelnen Toleranzbereiche der benachbarten Werte überlappen sich geringfügig. Dadurch wird gewährleistet, dass aus einer großen Anzahl entsprechender BE immer BE mit gewünschtem Istwert aussortiert (ausmessen) werden können. 2 Primärausfall Sekundärausfall Ausfall durch das Bauelement selbst verursacht. Ausfall ist Folgeerscheinung des Ausfalles eines anderen Bauelementes. Vollausfall Driftausfall Eigenschaft des BE fällt schlagartig aus. Wert des Bauelementes ändert sich allmählich. Vorbetriebsausfall Betriebsausfall BE ist schon vor Inbetriebnahme defekt (Fertigungsfehler) BE fällt nach Inbetriebnahme aus. Frühausfall BE fällt kurz nach Inbetriebnahme aus. 3 9P Ausfallarten Normalausfall Verschleißausfall Ausfall entsprechend der statistischen Wahrscheinlichkeit innerhalb des Betriebszeitraumes. Ausfall nach der vorhergesehenen Lebensdauer. 5P Widerstand Induktiver Blindwid. Wirkwiderstand Blindwiderstand Die elektrische Energie wird vollständig in eine andere Form umgewandelt. Die elektrische Energie wird gespeichert und wieder abgegeben Spule (Induktivität), die Energiespeicherung erfolgt im magnetischen Feld. kapazitiver Blindwid. Kondensator (Kapazität), die Energiespeicherung erfolgt im elektrischen Feld. Scheinwiderstand Es treten sowohl eine Energieformwandlung als auch eine Speicherung auf. Praktisch treten fast immer Scheinwiderstände auf. 3a Widerstandsmaterial (Kohle, Metall) Kontaktierung Anschlußdrähte Grundkörper (Keramik) 2P Hochschule Merseburg, Fachbereich INW Dipl.-Ing. Michael Bluhm Grundlagen der Elektronik BWIW Lösungen zur Klausur Datum: 30.06.2008 Seite 2 von 4 SMD (Surface Mounted Device) = Oberflächenmontage 3b 2P Rw = R20 ⋅ (1 + α ⋅ Δϑ ) = R + R ⋅ α ⋅ Δϑ 20 20 4 R −R w 20 = R 20 R α = w R 3P ⋅ α ⋅ Δϑ −R 20 20 ⋅ Δϑ α = 51, 2 ⋅ 10 − 6 = 15 ,1kΩ − 15 kΩ 15 kΩ ⋅ 130 °C 1 °C 5a 3P PTC-Widerstand b Sensorstrom I Eigenerwärmung des PTC-Wid. 3P Befüllvorgang Inbetriebnahme der Gleichgewichtszustand zwischen der vom Strom Überfüllsicherung. erzeugten Wärme und der abgegebenen Wärme des von Luft umgebenen Fühlers erreicht. Die Flüssigkeit erreicht den Fühler, die Kühlung nimmt stark zu! t Anhand dieses Verlaufes des Stromes durch den Meßfühler nach der Inbetriebnahme kann eindeutig erkannt werden, dass die Meßkette intakt ist! 6 ungepolte Kondensatoren Papierkondensatoren Kunststoffkondensatoren Metall-Papier Kondensatoren Metall-Kunststoff-Kondensatoren Keramikkondensatoren gepolte Kondensatoren Aluminium Elektrolytkond. Tantal Elektrolytkondensatoren 6P Hochschule Merseburg, Fachbereich INW Dipl.-Ing. Michael Bluhm Grundlagen der Elektronik BWIW Lösungen zur Klausur Datum: 30.06.2008 Seite 3 von 4 7 Der AL-Wert ist der magnetische Leitwert des Kerns. großer AL-Wert Æ hohe Induktivität kleiner AL-Wert Æ geringe Induktivität 8 L = N 2 ⋅ AL 2P 5P L 5μH = = 0,05μH = 50nH 2 100 N L 500 μH N= = = 10000 = 100Wdg. AL 0,05μH AL = 9 5P 5P 10 Drain p Gate Kanal n p -UGS Source ID Durch die Erhöhung von –UGS verbreitert sich die Sperrschicht zwischen den p- und n-dotierten Zonen. Der leitende n-Kanal wird eingeschnürt. Der DrainStrom ID verringert sich. Da die pn-Übergänge in Sperrichtung betrieben werden fließt (fast) kein Gate-Strom (leistungslose Steuerung). 2P 11 Ein analoges Signal kann innerhalb eines zulässigen Bereiches jeden beliebigen Wert annehmen. Digitale Signale sind auf zwei verschiedenen Zuständen aufgebaut. Andere Zustände sind nicht erlaubt. 12a 3P Hochschule Merseburg, Fachbereich INW Dipl.-Ing. Michael Bluhm Grundlagen der Elektronik BWIW Lösungen zur Klausur Datum: 30.06.2008 b Seite 4 von 4 3P 1 2π ⋅ R ⋅ C 1 C= = 2π ⋅ R ⋅ f g fg = 1 As 1 = V 1 2π ⋅ 3 ⋅ 10 5 V 2π ⋅ 1 ⋅ 10 3 ⋅ 300 A s −5 C = 0,053 ⋅ 10 F = 0,53μF 13a 3P +UB RV RB Ausgang Eingang Gleichspannung ja nein Wechselspannung ja ja Erläuterung direkte Kopplung der Stufen gleichspannungsmäßige Entkopplung über Kondensatoren b NPN-Transistor. 1P c RB dient zur Arbeitspunkteinstellung des Transistors. 1P 14a +24V +12V 7P IRel=50mA IC IB RV IF=20mA RB Ue=2,4V b UF=2,3V I I 50mA I B = C = Re l = = 0,25mA Übersteuerung 3 Æ I B = 0,75mA B B 200 RB = c UBE=0,7V 4P U e − U BE 2,4V − 0,7V = = 2,27 ⋅ 10 3 Ω = 2,2kΩ −3 IB 0,75 ⋅ 10 A U − U F 24V − 2,3V = = 1085Ω = 1,1kΩ RV = B IF 0,02 A 2P
