338

Losungen der Obungen

[] L'> 1-1

0,4 rnA

I 0,3

0,2

0, I

o

"'1-2

/'

~ V f.--

o 2

~ Rso=30kj}

V V 1----1--

R,o=100kR

6 8 V 10 u-

1. V-I-Kennlinie fur R = 5 k n verlauft zwischen den Punkten OV; O/LA und 0.4 V; 80/LA

2. Vp =0,34V Ip = 70/LA

L'> 1-3

t 400 80 t rnV /LA

U, 3001-----~+-..c:...-+~-_"_i60 IK

1----f--+~£-_+--~40

~--4~0-0----8~0-0-lx~12~000

el-4

Die Stromleitung im PN-Obergang ist bipolar. Elektronen aus der N·Zone und Locher aus der P-Zone f1ieBen als Majoritatstrager in die jeweils andere Schicht und rekombinieren dort. Die Stromrichtung in den Zuleitungen ist gleich der Locherstromrichtung.

Die Stromleitung in Halbleiterkanalen ist uni­polar. 1m N·Kanal flieBen nur Elektronen; im P-Kanal nur Locher.

el-5

Diode: VS,/R Sperrschicht-FET: IDSS, Vp Isolierschicht-FET: VT (bei Anreicherungstyp) Fotoelement: Vi.; IK

el-6

Temperatur: Widerstandsabnahme bei Tempera­turerhohung

Beleuchtung: Widerstandsabnahme bei Lichtein­strahlung

Dotierung

el-7

Die Vorzeichen ergeben sich durch die Verwen­dung von lahlpfeilen. Positive Vorzeichen bedeu­ten Obereinstimmung der tatsachlichen Spannungs­bzw. Stromrichtung mit der lahlpfeilrichtung.

L'> 1-8

Stationar heiBt gleichbleibend. Bei eigenerwarm· ten HeiBleitern gibt es fiiichtige V-I-Werte, die im Augenblick einer Schalthandlung auftreten, dann jedoch "weglaufen" und ubergehen in die gleich­bleibende, d. h. stationare U-I-Werte. Die Verb in­dungslinie vieler stationarer V-I-Wertepaare ergibt die stationare V-I-Kennlinie. Zur Erlauterung konn­ten an diese Kennlinie die zugehorigen Betriebs­Temperaturwerte angetragen werden.

L'> 1-9

Eigenerwarmte HeiBleiter haben einen negativ differentiellen Widerstand. SelbstzerstOrung.

L'> 1-10

Sperrschichten haben eine Kapazitat. Je groBer die Sperrspannung, desto breiter die Verarmungszone (~Dielektrikum), je geringer die Kapazitat. Die Auf· und Entladung von Kapazitaten erfordert Zeit, die sich als Schaltzeiten bemerkbar machen.

Uisungen der Ubungen ---------------------

L'.2-1

a) UF nim mt ab, wenn IF = konst.

b) IF steigt, wenn UF = konst.

A 2-2

1.

t 50 mA

I 1,0

30

~ 20

10

o o

--

p-,.

"'" ~ I I'---.. )'1 ~ ~ II

2 V 3 u--

2. UD= 0,75V

UR = 1,75 V

I = 17,5 rnA

3. UD = 0,8 V

UR = 2,2 V

I = 22 rnA

Differentieller Widerstand

t:.U 0,8V-0,75V I"F = AT = 22 rnA -17,5 rnA = 11 !2

4. UBat = UD + I R

A 2-3

2,5 V= 0,75 V + 17,5 rnA·l00 n 3,0 V = 0,8 V + 22 rnA· 100 n

-- --- ---- -------

t:.UA 1. Dioden sperren A = ---- = 1

t:.UE

Ri 1 2. Dioden Iciten A = -- = -

R + Ri 3

3.

Bei t:.lJE = 14VI-12.5VI = 1.5 V

wird t:. U A = A . t:. UE = 0,5 V

-4 -3 -2 - 1 2 3 V ..

-1 UE -

-2

-3 -

339

L'. 2-4

5152 H 1 H2

0 0 dunkel dunkel o ;, Schalter geoffnet 0 1 dunkel hell 1 = Schalter geschlossen

0 hell dunkel hell hell

l\ 2-5

lwei U-I-Messungen bei in DurchlaBrichtung ge­polter Diode, z. B. bei IF1 =/N (Nennstrorn) und I F2 = 0,5 IN. Differenzbildung bei den gernessenen Strornen und Spannungen

UF1- U F2 t:.u rF = IF1 - IF2 - AT

L'. 2-6

D iade sperrt: R = R 1 = 1 k!1

Diode leitet:

-2 -1

R, -1 =lkSi-

L'.2-7

R,IIR2

= 0,5 kSl

1 V 2 u-

-4 -2 1~ I-

I

I u._

~

340

~ 2-8

Graphische Losung

R· '" UL '" ~ '" 30 n I IK SOmA

Rges'" 30 n + 20 n '" 50 n

50 mA Diode

I 30

R = son 10 0 0 V 2

u-

1= 17 mA

Rechnerische Losung

t.U lV-0,5V rF '" t.1 '" 50 mA _ 0 '" 1 0 n

UL - Us IF'" "'16,7mA

Ri+ 20n +r F

Die Diode wird in DurchlaBrichtung mit Konstant­strom gespeist und der Temperatur ausgesetzt. Die DurchlaBspannung vermindert sich um "" 2 mV tc.

• 3-1

Di e Ausgangsspannung eines Spannungsteilers ist

R2 UA'" UE--­

R1 + R2

jede Eingangsspannungsanderung fUhrt zu einer A usgangsspannungsander ung

R2 t.UA'" t.UE R1 + R2

Es ist also die relative Ausgangsspannungsande­rung gleich der relativen Eingangsspannungs­anderung

t.UA _ t.UE

UA -IJE Ei n Spannungstei ler - gleichgUltig wie nieder­ohmig - hat bezogen auf eine Eingangsspannungs­anderung keine Stabilisierungswi rkung.

Uisungen der Obungen

• 3-2

Grundsatzlich kann jede Kennlinie in den I. Qua­dranten verlegt werden. Dazu muB man die Zahl­pfeile so festsetzen, daB sich fUr die tatsachlichen Spannungen und Strome positive Zahlenwerte -- also gleiche Richtungen - ergeben.

Es ist also auch folgende Darstellung der Z-Kenn­linie moglich:

."f 1~~ mA -!...-1 o uz o +6V

.. 3-3

1.

2. -- Uz Kennlimenabrundung.l

-16V-14 -12 -10 -8 -4 -2 0 ~~,-~~~-,--,-,O

1--+--+--+-f"'d-t-+--'~""'-15

-20

I--+--+-+--+-++--+->..d--l-25 -Iz mAl

~.L..--'---'-.....J.-'-L--'-.....L~_ 30

3. Bei einer idealisierten Knick-Kennlinie ware bei VergroBerung des Vorwiderstandes ein hoherer Glattungsfaktor erreichbar (Schnitt­punkte Jiegen enger beisammen, also kleineres t.UZ)·

Beim realen Verlauf der Kennlinie erhalt man jedoch eine Verschlechterung der Stabilisierung, da bei UE'" 10 V und RV'" 1 kn der Kenn­linienknick errei cht ist.

Der rechnerisch bestimmbare Glattungsfaktor kann durch VergriiBerung von RV nur erhoht werden, wenn auch der Betrag der unstabili­sierten Eingangsspannung UE groBer gewahlt werden kann.

~ 3-4

Z-Diode Uber einen Vorwiderstand (1 k n) an Gleichspannung legen (Kathode an Plus). Gleich­spannung von Null erhiihen und Uz messen. Bei Erreichen der Zenerspannung muB die Ausgangs­spannung konstant bleiben, wiihrend die Eingangs­spannung erhoht wird.

Losungen der Obungen

C; 3-5

t8E/'" /'\ I , / \ V J I \.

UZ'

o -t-

C; 3-6

I = Ptot = 250 mW = 40 A Zmax Uz 6,2 V m

IZmin'" 0,1 IZ max '" 4 mA

I Z = 10 mA fUr kleinste Eingangsspannung 9 V ge­wahlt

R = UE - Uz = 9 V - 6,2 V = 2800 V IZ 10 mA

Kontrolle fUr UE '" 15 V

UE - Uz 15 V - 6,2 V Iz=~= 2800 = 31,5mA,

also zulassig, da IZ </Z max

280n Feinein-stellung

+ +

9. 15 vi !6,2V ~5V 70kJ2

63-7

a) Beim Abschalten induktiver Stromkreise ent­steht eine Selbstinduktionsspannung, die der Stromanderung entgegengerichtet ist. Die Z-Di­ode begrenzt die Abschaltspannung auf ca. + 1 2 V gegen Masse.

b)

t7~lt:\ u 70

5

o t-

a)

3-8

Spannung an lastwiderstand

b)

U = I R = 12 mA· 500 0 = 6 V

a) Z 8.2 hat keine Wirkung, da 6 V < Uz

+

1 Q7V

{t"3V T '

b) Z 4.7 bewirkt Begrenzung der Spannung am lastwiderstand, da 6 V > UZ.

a) Quellenspannung der Spannungsquelle

Uq = I (Ra + Rd, Leistungsanpassung

Uq = 12 mA (5000 + 500 0) = 12 V

341

Die resultierende U·I-Kennlinie der Parallel­schaltung aus Ra und Z-Diode erhalt man durch Addition der Teilstriime fUr einzelne Spannungs­werte. Die Widerstandsgerade des Innenwider­stan des verlauft zwischen den Punkten

Leerlauf: Uq '" 12 V,l = 0

KurzschluB: U = 0, 12 V

h = 500 0 = 24 mA

Ergebnis IRi'" 15mA

-12 V -70 -8 -6 -4 -2 a -~ ~enn/~nie I ,./

,./

I I ~R,0500!l Widerstandsgera- \

,./

de Ri= 50012 l>:<-<J- IR!'1t.konst

I ........ 1---..1 I Kennfinle der Kennlm;e der-- I Z-Diode - Para/le!schaltung_

I Rj'IIZO 1 1 I -Iz

b) Ersatzquelle fUr Spannungsteiler

Uq = Ul = 6 V

RiRa R! =--= 2500

I Ri +Ra

Ergebnis/z '" 6 mA

-8 V -6 -2 -Uz 1"'- ITI

",,0- Zenerstrom Iz O:;6mA

~ ~.'O250!l "'-

I I

Stromkontrolle:

4,7 V IRa "'--= 9mA

0,5 kO

IRi = IZ+/Ra

15 mA = 6 mA + 9 mA

6 3-10

a

'" -I,

a) G=Rv+rz = 15100=151 rz 100

70

-20

mA

-30

t.UE ± 1 V b) t.UA=--=--=+66mV

G 151 -,

o

-70

-20

mA

-30

342

.6 4-1

vGS = Vp (1 - f~~sJ; Werte aus Bild 4-4

( m,5mA) VGS = - 6 V 1 - -- = - 2 1 V 18mA '

IUGSI 3V 10 = liS = 270n = 11,1 rnA

UA = UBat - UOSmin - VRS

U A = 20 V - 6 V - 3 V = 11 V

R =VA_ 11V "" a lo-ll,lmA lkn

.6 4-3

UGS = Up (1 _, fiD ) V IDss ( '"3rW\ ) UGS = - 6 V 1 - Y 18 rnA = - 3,5 V

IUOI 3,5 V RS =10 = 3 rnA = 1,2 kn

.6.4-4

RS wird kleiner, 10 nimmt zu.

Bei RS = 0 wird 10 = lOSS.

a) Oie Stromquelle ersetzt den an dieser Stelle iiblichen Vorwiderstand RV' Oie Stabilisie­rungsforderung lautet I RV = konst. Oie Kon­stantstromquelle kann diese Stabilisierungs­forderung besser erfiillen als der Vorwiderstand.

b) UE = Vz + Vi mit 6 V < Ui < 20 V

UE = 12 V .•• 26 V

IT] • 5-1

1m Widerstandsmodell des Verstarkers hat der Innenwiderstand veranderliche Werte, durch seine Widerstandsanderung soli im Ausgangskreis die Stromanderung erzeugt werden.

1m Signalmodell des Verstarkers hat der Innen­widerstand einen konstanten Wert. Der Signal strom wird in einer dafiir angegebenen Quelle erzeugt.

Losungen der Obungen

.6 5.2

+20V +22V -18V +20V

.o.,~ '27~ .,.~ .~~ OV +2V +2V OV

a) b) c) d)

.6 5.3

Wie Bild 5-15, jedoch mit umgepolter Oiode und Vorzeichenwechsel: -Ie, - UeE, - UBE

.6 5-4

Ie 6 mA B =- =---= 100

IB 60 J.lA

.6 5-5

.6 5.6

vl ~ = 1,4 V

.6.5-7

Widerstand R q wird praktisch kurzgeschlossen . Transistor erhiilt weniger Basisstrom, Kollektor­strom nimmt abo Ausgangssignal iihnlich wie in Bild 5-20.

·5·8

1.

R;

[fH Gleichslrom - Wechselslrom-

Ersalzschaltung

2. Leerlaufspannung

R VL = VB --q- = 3 5 V

RV + Rq ,

Innenwiderstand

RvRq Ri = --- = 82 kn RV + Rq ,

Basis-Gleichstrom

3,5 V-0,8 V 8,2 kn = 0,33 rnA

Losungen der Obungen

3. Basis·Signalstrom

Rp = RvllRqll 'BE = 1,6 kn

6 5.9

~ U 1 V I =Rges =5kn+1,6kn=0,152mA

~ ~ Rp 'b = , - = 0,122 mA

'BE

RV wird groBer, UBE und IB nehmen ab, Kollek­torstrom geht auf kleineren Wert.

• 5·10

1. Iq=mIB=10'127/LA=1,27mA

2. Rq= UBE = ~ = 0,55 kn Iq 1,27mA

URV UBat-UBE 17,3V RV=--= =--=124kn

IV Iq+IB l,4mA '

6 5.11

a) - UCE = 4 V

-URC= 8 V

- IC = 2 mA

2 L--->,.-----10 I"A

5 10 V 15 -UCE---

b) 5 = 40 mvA je 1 mA Kollektorstrom

v = - 5 R = - 80 mA . 4 Y- = - 320 u e V mA

65·12

Ua 0,8 V Ra a) ua =]V = Ra + Ri

0,8 Ra +0,8 Ri = Ra

0,2 Ra Ri = -0,8- = 2,5 kn '" Re

UBat - UCE 5 V b) Ie = ---= 2mA

RC 2,5 kn

Vu U a mA

= - '" -SRC = - 80 -·25 kn = - 200 Ube V '

ua _ 0,5 V = - - -- = - 25 mV

Vu -200 '

343

65·13

a) UBat = URC + VCE + VE

16V=7,5V+7V+1,5V mitUE",2UBE

VRC 7,5 V RC = IC = 5 mA = 1,5 kn

UE 1,5 V R E = I C "" 5 mA = 0,3 kn

Iq = 10·IB = 180 /LA

Iv =IB+lq = 198/LA

R =UBE+IERE=~=12kn q Iq 0,18 mA

UBat - UBE - IERE Rv= =70kn

Iv

b) v =-SR =-200 mA .15kn=-300 u c v 1

, Rc e) Vu "'--=-5

RE

.5·14

Der Kollektor·Gleichstrom erhoht sieh fast nicht, da der Transistor eine Stromquelle ist.

.5·15

Temperatureinfliisse und Exemplarstreuungen konnen zur Arbeitspunktverlagerung fiihren. Da­durch wird vor allem die Aussteuerbarkeit ei ner Signalspannung beeintraehtigt.

65·16

Ie =BIB =80'0,05mA=4mA

UBat = URC + UCE + URE

20V =IcRe +9V+IE'0,2R e 20 V - 9 V

Re = 1,21e 2,3kn(IE"'Id

65·17

= 0,2 Re = 460 n

= SIB = 0,25 mA

UBE+IERE 0,7V+l,8V ------ = 10 kn

Iq 0,25 mA

UBat- USE-IERE I I = 58 kn q + B

Ua = Dee = " Ra = 1 mA' 2 kn = 2 V

mA Vu =-SRC=-75 y '3,3kn

Vu ,,- 248 (unbelastet)

mA Vu =-S(RCIIRLl=-75 V '1,25kn

344

Vu = - 94 (belastet)

uee

Ube

Uee 2 V IUbel = - = - = 21 mV

IVul 94

6 5-18

'be n 47 kG g 1 0 kG = 24,7 /lA

= Ube+7_ Ri = 35,8 mV

a) Fehlerhafter Arbeitspunkt dureh zu groBen Kollektor-Gleiehstrom Ie. Herabsetzen von Ie dureh VergroBern von RV des Basis-Spannungs­teilers.

b) f = !.. = = 125 Hz T 4em. 2 ms

em

. V ua = 1,3 em· 2 em = 2,6 V

• V ue = 1,3 em-O,l em = 0,13 V

ua Vu = -;:- = - 20

ue

6 5-19

a) Ie = BIB = 4 mA fcmax = 4 mA

uamax=4mA·2kG=8V

b) uamax= iemax (ReI! Ra) = 4,5 V

R R 4,5 V ell a = 4 mA = 1,13 kG

Ra = 2,6 kG

, ua Rl + R2 + 5 kG Vuma = -= 10 = x ue R2

10R2=R1 +R2+ 5kG

I 9 R2 = R1 + 5 kG

, Ua R1 +R2+5 kG Vumin = ue = 2 = R2 + 5 kG

2 R2 + 10 kG = R1 + R2 + 5 kG

II R2 = R1- 5 kG

I - II 8 R2 = 10 kG

III R2 = 1,25 kG

III in II R1 = 6,25 kG

U:isungen der Obungen

66-2

UE-UGK 1= R = 1 mA

UE 5 V Rges = IE = 1 mA = 5 kG

RGK = Rges-R = +4 kG

66-3

IR =/E-/GK = 5 mA-2 mA = 3 mA

U=/RR=3mA·lkG=3V

U 3 V Rges = IE = 5 mA = 0,6 kG

RGK = Rges - R = - 0,4 kG

66-4

a) Vu = 97 dB e- j45°

b) Losung dureh Bereehnung Verstarkung Vu - Bandbreite ~ f = konst

konst 1 000000 Hz Vu = 20 kHz = 20000 Hz - 50

Vu = 20 Ig 50 = 34 dB

Vu = 34 dB e- j 900

v' =-~=-30 u 0,3 V

Vu = 100 dB bei f':;'10 Hz

100 dB': 100000 1

v ~f= konst = 1 000000 Hz

~f = 1 O~~OOO - 33 kHz

Losungen der Obungen

.6 6-6

a) Nur LeitungsfUhrung 3 ist eine richtige Gegen­kopplung. Bei AnschluB des RGk an den Batte­riepunkt 2 flieBt durch RGk nur ein signal­freier Gleichstrom.

b) '" = 0 V an Punkt P

c) Nur Verstarkung der negativen Halbwellen der Eingangsspannung moglich.

6-7

VA -8 V VE = -;;-- = _ 10 = 0,8 V

u

0,8 V Rx "" 1 mA = 800 n

.66-8

a) VA = 0 in bei den Fallen

b) VA = 0 beim invertierenden Verstarker

a)

V A = - UBat bei m nichtinvertierenden Verstar­ker, da nichtinvertierender Ein· gang nicht angeschlossen (fehlen­der Basisstrom fur den Eingangs­transistor T 2 (vgl. B i Id 6-2)

IOkJ2

IOkJ2

c)

L ______ ~

b)

.66-10

a) Nullabgleich der Ausgangsspannung, die zwi­schen den Punkten 7 und 5 (Masse) abgegriffen wird. Bei

VE = 0 (Pkt. 4 verbunden mit Pkt. 5) und

RGk = 50 kn (Pkt. 3 verbunden mit Pkt. 2)

wird der Abgleich mit Widerstand R6 durch­gefuhrt.

b) R1 mit Z·Diode (Vl) erzeugt stabilisierte Spannung + 15 V fur 0 P.

R2 mit Z-Oiode (V2) liefert stabilisierte Spannung - 15 V fUr 0 P.

c) Invertierender Verstarker

-10 V =--=-33

+ 0,3 V

RGk Vu = - -- = -33 R1

R1 = 1 kn

RGk = 33 kn~ 50 knll100 kn

durch Verbindung der Punkte 1, 2, 3

.66-11

345

a) Spannungsgesteuerte Paralielgegenkopplung

, . RGk 33 kn b) 'e '" u;;- = 100000 = 0,33 n

aber Eingangswiderstand des Verstarkers

'e = R1 + 'e = 1 kn

,'a 75 n 'a=-= =25mn

k Vu ~. 1 00 000 33

Ua = - (V1 RGk + u2 RGk) = \ R1 R2

( 1 kn 1 kn ) ua = - 5V---25 V---sinwt 1 kn I 0,5 kn

ua =-5V+5Vsinwt

R4 (RGk) RGk VA = VSoll R3+ R4 1 +Rj -VlstT,

R4 0=10V· R3 + R4 (1+10) -lV·10

RGk = 10R1 R3 = 10R4

346

A 7-3

1. Integrator:

Punkt P = virtueller Nullpunkt, ""P '" 0 V, solange 0 P nicht iibersteuert ist.

RC-Glied:

o V < ""P < + UE, abhangig yom Ladezustand des Kondensators

2 Integrator:

Uc '" UBat (Aussteuerungsgrenze des 0 P)

RC-Glied:

Uc = UE nach 5 T

3. Integrator:

UE UA=-Tat=-UE

RC-Glied:

U A = Uc = 0,63 UE (1 T)

4. Integrator:

Uc = konst bei UE = 0

RC-Glied:

uc -+ 0 innerhalb von 5 T

1} 7-4

at = J.- = 5 ms 2f

VE 1 V . a V A = - Tat = - 1 ms - 5 ms = - 5 V

3 V 2

u 1

O~<+~~~~~~~+-~ -1 -2

-3

A 7-5

1., 2.

c

IOkfl

IOkfl

3. t = 5 T = 500 ms tj 1

4_ U A = UE T = 10 V -~ = 2 V

Uisungen der Obungen

Vi 5. aVA = RC at

Impulszeit

at- = + 0,1 V· 100 ms = 1 2 I + 8 V ' 5 ms

Pausenzeit

a _-0,lV-l00ms_ 5 tp - _ 2 V - ms

A 7-6

1. U = ul u2

u = til sin (wt + ""1) tl2 sin (wt + .,.,2)

til tl2 u = -2- [cos (wt +""1 - wt -.,.,2)

- cos (w t + ""1 + w t + .,.,2) J ul tl2 til tl2

u = --cos.,., --- cos (2 wt +""1 + .,.,2) ---3-.-- 2 ______

Gleichantei I Wechselanteil

2. Der Ausdruck enthalt einen Gleichspannungs­anteil, der proportional zum Kosinus des Phasen­verschiebungswinkels .,., =""1 -""2 ist_ (-+ Mes­sung des Phasenverschiebungswinkels)

Der Wechselspannungsanteil hat die doppelte Frequenz wie die Eingangswechselspannungen. (- Schaltung zur Frequenzverdoppelung)

u, tl 2 3_ VA=k-2-cos.,.,

U A = 0,1 V- 1 . 10 V ~ 10 V - cos.,.,

UA = 5 V cos <,0

cos.,., I ° + 2,5 V ° - 2,5 V - 5 V

4. cos.,., = 2 V~ = f' 3 V = 0,6 ktllu2 0,1 V -10V-l0V

.,., = ""1 -""2 = 53,1 0

1} 7-7

o P 1: Nichtinvertierender Verstarker mit Vu = 2 (andere Darstellungsform)

o P 2: Differenzverstarker ohne Spannungsteiler am nichtinvertierenden Ei ngang_

a) VA = U2 ~ + ~!)- Ui ~! VA= 2V2- Vl ~+~)R3

\ R2 R4

VA = 2 V2 - 2 Vl

b) VA=2'4V-2-5V=-2V

Losungen der Obungen

117-8

a)

b)

, '( R3 ) f. RGK) ,RGK ua =u2 R2+R3 V +Rj -u1 R]

o =2V'(~)'6-1V.5 R2+ R3

12R3=5R2+5R3

R2 = 70 k.n

ua = u2 (R;: RJ ~ + R~lK) -u1 R~K ua = 2,5 u2 - 5 u1 ua = 5 Vsinwt-5 Vsin(wt-600)

ua = 5 V[sinwt-sin(wt-600)]

Mit gegebener Umrechnungsbeziehung wird

ua = 5 Vcos(wt-300)

Uo · v .----~

117-9

a) Die zu quadrierende Eingangsspannung Ux wird dem x-Eingang direkt und dem y-Eingang tiber einen Skalenfaktor-Spannungsteiler zugefiihrt.

b) ua = 0,1 V-1 u~ =

ua = 0,1 V-- 1 (5 V,sinwt)2

ua = 2,5 V sin2 wt

sin 2 wt = !_!cos2wt 2 2

ua = 1,25 V - 1,25 V cos 2 wt I ------..

Gleichspannungs· Wechselspannungs-anteil = Anzeige anteil mit doppelter des Drehspulin· Frequenz struments

II 7-10

R3 80 k.n fJ =-2V--=-2V---=-16V

P R2 + R3 100 k.n '

un",u p =-1,6V

2 V - Un 2 V - (-1,6 V) IRl = -R-l- = 10 k.n = 0,36 mA

347

IR4 = IR1 = 0,36 mA

UR4 = IR4R4 = 0,36 mA·10 k.n = 3,6 V

UR6 = un -uR4 = (-1,6 V) - 3,6 V = - 5,2 V

UR6 -5,2 V IR6 = R6 = 10 k.n = -0,52 mA

IRS = IR6 -IR4 = - 0,88 mA

UR5 = IRS R5 = -0,88 mA·2 k.n = -1,76 V

U A = UR5 + UR6 = - 1,76 V - 5,2 V = - 6,96 V

/':, 7-11

R2 a) UA = - UE RJ

UE - UA IE = IR3 = --::-­

R3

1 + R2

IE = UE ~ R3

UE RE = IE

.'(3 1 k.n RE = ~ =1+10 = 90,9.11

1+-Rl

b) Gegenkopplungen innerhalb ei ner Stufe: ° P 1: Spannungsgesteuerte Reihengegenkopp­lung, ° P 2: Spannungsgesteuerte Parallelgegenkopp­lung,

Gegenkopplung tiber 2 Stufen mit R3: Spannungsgesteuerte Parallelgegenkopplung

) VA = - ° 5 V' 47 k.n = - 5 V c '4,7 k.n

/':, 7-12

T = 1 ms (Integrierzeit)

UE 2 V A V A = T At = - 1 ms' 5 ms

A U A = -10 V (Aussteuerungsgrenze)

t 5 V UE=2V

u a

2 6 8 ms 10 1--

-5

-10 uA

348

4kn UIH=+10V' =+4V

4 kn+ 6 kn

4kn UIL=-lOV· =-4V

4 kn + 6 kn

aU=8V

Formel zur Berechnung der Schalthysterese

a) a U = UIH - UIL

R2 RM

R2 R2+RM aU = Rl RM UBat- R2 RM UBat

R2 +--- R1 + ---~+RM R2+RM

aU=U R1R2 Bat R1 R2 + RM (Rl + R2)

aU= 1 UBat RM 1+--­

R111R2

b) 2 V = 20 V RM

1 + 10 kn

RM = 90 kn

mit R111R2 = 10 kn (Annahme)

Ansatz fur obere Schaltschwelle

R1RM I 0,25 R2 = 0, 75 R- R 1+ M

Ansatz fur untere Schaltschwelle

R2RM

I in II

3 R1 RM2

R1+RM = 0,35 3 R R

1 M R R1+RM + M

R1 = 13,84 kn

Losungen der Obungen

Parallelschaltung R111 R2

1 1 1 -:-::-~:--+-

10 kn 13,84 kn R2

R2= 36 kn

.6 8-3

IO(on) = 14 A

BVOS = 80 V

Po = 20 V . 4 A = 40 V' 2 A = 10 V' 8 A = 80 W

tEin 3 a) UMot "" UBat = 24 V -- = 9 V

tEin+tAus 3+5

b) Bei Vernachlassigung des Ankerwiderstandes ist die ankerinduzierte, drehzahlproportionale Ge­genspannung Uq gleich der Motorspannung UMot. Die Orehzahleinstellung kann also uber die Motorspannung erfolgen.

c)

n=nN UMot=3000min- 1 9V = 1125min-t UN 24 V

V2 ISat

t--

Steuergenerator: f=konst

tein einlSteUbar tAus

Ver/uste: Umschalt-und Durch/aR­--- lIer/uste des Transistors,

DurchlaRller/uste der Diode

Strom: I Mot 'IBat idea/ (Ver/uste =0) lMot . U-= IBat ' UBat

Losungen der Obungen

Bei einem einstellbaren Tastverhaltnis tEin :tAus laBt sich die Motordrehzahl stufenlos einstellen. Die Batterie liefert nur noch wiihrend der Zeit tEin Strom. Die Motorinduktivitat wird als Energi espeicher verwendet, der wah rend der Einschaltzeit gel aden und in der Impulspause tiber eine Freilaufdiode entladen wird. Der Betriebsstrom des Motors ist bei ausreichend hoher Schaltfrequenz bedingt durch die Motor­Zeitkonstante TMot = L MotlR A praktisch ein GI eichstrom mit geringer Restweliigkeit. Die Freilaufdiode ermoglicht so einen kontinuier­lich flieBenden Motorstrom und verhindert das Auftreten hoher Abschaltspannungen infolge Selbstinduktion.

Der Vorteil der getakteten Drehzahleinstellung mit einstellbarem Tastverhiiltnis gegeniiber einer Gleichstromregelung mit Vorwiderstand besteht in der geringen Stromentnahme der Batterie.

8-5

Bei Vernachliissigung der Restspannung des leiten­den Transistors ist

RC = 5 V -1,6 V = 170 Q 20 mA

Bei Vernachlassigung des inneren Spannungsab­falls am CMOS- Schalter ist

R - 10 V - 0,7 V ~ 14 kn B - 20m~

30

8-6

a) Transistor ist gesperrt, da UQ = 20 V und somit UBE = 0 V

20 kn b) UIH = 20 kn + 20 kn 111 00 kn 20 V = 10,9 V

20 knlll00 kn c) UIL = 20 kn + 20 kn 111 00 kn 20 V = 9,1 V

d) Ie kleiner R3, desto groBer die Schalthysterese.

a UI = + 3,5 V -1,5 V = 2 V (Schalthysterese)

Umrechnung der Schalthysterese yom Eingang auf die Werte am invertierenden Eingang des Opera­tionsverstarkers

3,5 V - Us R3 + R4 = ~

+'PN - Us R4

3,5 V - Us = 2 'PN - 2 I/r

I 3,5 V + Us = 2 'PN

1,5 V - Us

-'PN - Us

2

1,5 V - Us = - 2 'PN - 2 Us

111,5 V + Us = - 2 'PN

I-II 2 V = 4 'PN

'PN = 0,5 V,

d. h. bei UIH = + 3,5 V --> 'PN = + 0,5 V

UIL = + 1,5 V--> 'PN = -0,5 V

a) Rl + R2 = ± 10 V = 20 R2 ± 0,5V

Rl = 19R2 Rl =19k!1

R2 = 1 kn

b) 3,5 V + Us = 2 'PN mit 'PN = + 0,5 V

Us = - 2,5 V

1,5 V + Us = - 2 'PN mit 'PN = - 0,5 V

Us = - 2,5 V

68-8

Analogschalter SW - 01

IOOkf2 UF C>----C=:}--,

2kf2

2M2

18 5W-OT 6

;~:~:~ge 9 r"~ ____ O,,1~~_F~ 16 ~15~ ____ ~~OI~~_F~

5

a) Beim Abschalten des Kollektorstroms

R L

.IOV

f di u;nd=L . (it

;c~O

OV

::WJ

350

b) 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

[1] ~9-1

Richtigj Freilaufdiode fLir UBat in Sperr­ri chtung und fUr uind. in DurchlaBrichtung.

Falschj KurzschluB des Verbrauchers beim Einschalten des Transistors.

Falschj Diode ohne Wirkung, da immer gesperrt.

Richtigj Z-Diode wird bei uind > 12 V lei tend und begrenzt die Induktionsspan­nung.

Falschj Z-Diode wird bei gesperrtem Tran­sistor durch die Batteriespannung leitend.

Richtigj Z-Diode wird durch uind > 12,7 V leitend und offnet kurzzeitig den Transistor (Iangsamerer Kollektorstromriickgang).

Falschj Z-Diode in DurchlaBrichtung halt den Transistor im leitenden Zustand.

Richtig bei entsprechender Dimensionie­rung von R und C (klass. Funkenloschglied).

Rres 33 kn k = R res + R = 33 kn + 100 kn = 0,25

1 RGk +Rl 1I;?:-=4=--=---

- k Rl

~9-2

a) f = ~ = _1_ '" 1 0 kHz T 0,1 ms

f = 1 1 = 9,52 kHz 27r..J[C 21f ",2,8 mH . 0,1 I'F

b) Einstellbare Schwingkreiskapazitat

f __ l_

.;c c) Durch den Abstand der Spulen(kopplung)

d) Der Schwingkreis ist durch den groBen Wechsel­stromi nnenwiderstand 'eE des Transistors lose angekoppelt (Stromeinspeisung, siehe auch Bild 9-4).

Losungen der Obungen

49-3

Ya ~2 1. Ye = 11 + 12 = 1 fl

+-f2

Ya fie R-jXc

1 + -=--;--:-:-:-, R· (-jXcl

R+(-jXcl

2. + j (Ii. _ Xc) = 0 Xc R

1 fO = 21fRC

( R - Xc) 3+j --­Xc R

1 fO = = 1,59 kHz

21f ·10·1 03 n·l0·1O- 9F

Ua = __ =! 3. Ue 3 + j 0 3

RGk+ Rl IIU = Rl ~ 3

z. B. RGk = 18 kn + 4,7 kn (einstellbar)

Rl = 10kn

a) Bei Erfiillung der Phasenbedingung tp= 0°. Dazu mug die Phasenschieberschaltung mit einem invertierenden Verstarker (op= -180°) geschlossen werden. Es stellt si ch eine solche Frequenz ein, bei der jedes RC-Glied 60° Phasenverschiebung verursacht (op = 3 . 60° = + 180°).

Bei Erfiillung der Amplitudenbedingung IIS=II·k~1. Da die Signalabschwachung in jedem RC-Glied

Ua - '" cos 60° = 0 5 Ue '

betragt, ist der Riickkopplungsfaktor

k = 0,53 = 0,125

und damit der erforderliche Verstarkungsfaktor

1 RGk 11=-=8=--

k Rl

Losungen der Obungen

b) Kurvenform Sinus

Xc 1 c) tan 60° =0 - =0 --

R wCR

f =0 1 2 ,IT R Ctan 60° ! 1

f-~'--~--~--~~~~ ,- 6,2S-15-103 n-22-1Q-9F

f =0 482 Hz

Aufladung ( t1)

Vs - Vs =0 (VA - Vs) ~ 1 - e - T VA - Vs 5 V-3 V

t1 =0 -Tin ---_ =0 - Tin -::-:-:--_ VA - Vs 5 V-2 V

t1 =0 0,4 T

Entladung _ 2 Vs =0 Vs e T

Vs 2 V t2 = - T In -;-;+ =0 - T In -

t2 = 0,4 T

Frequenz

Vs 3 V

1 1 f = -- = -- = 125 Hz (geg.)

t1 + t2 O,S T

Kapazitat

C = !. = 01 "F mOt - 1 R ,,. I T - O,S f

R

I

Y.~ C R

.0.9-6

t3 = In2 (R1 +R2) C t3 = 1,32 ms (Einzeit)

t2 = In 2 R2C

t2 = 0,277 ms

~=~=47 tp 0,277 ms '

T = t2 + t3 = 1,6 ms

f = 625 Hz

.0.9-7

351

a) Ausgangsspannung des Integrators steigt von o V auf + VIH

b) Amplitude der Ausgangsspannung des Integra­tors

R1 4 VI = VA R1 + RM = 5' VA

VI=8V mit VA=10V

Neue Amplitude

• R; 2 VI= VA~=-VA

R1 + RM 3

vi = 6,7 V mit VA = 10 V

Frequenz

R1 16 T=4RC---=-T

R1 + RM 5

f = 125 Hz mit T = 2,5 ms

Neue F requenz

R; S T' = 4RC-, --=-T

R1 + RM 3 f' = 150 Hz mit' T = 2,5 ms

a) t1 = t2 = In 2 R C

t1 =t2= In2-100kn-10nF =0,693ms

f = J.- = 721 Hz 2t

352

Faktor In 2 gilt nicht mehr, wenn USt * UBat

Ue = Uc (1 - e -~) _L

1 = -e r

b) U c = 10 V

Uc = 22 V

= - rln 0,545

= 0,606 ·100 kn·l0 nF = 0,606 ms

f = 2- = 825 Hz 2t

c)uc =10V

Uc = 18 V

t =-rln 0,444

= 0,811 . 100 kn· IOn F = 0,811 ms

f = ~ = 617 Hz 2t

9-9

a) Bei Erhohung von fRef entsteht ei ne "weglau· fende Phasenverschiebung". Am Ausgang des Phasendetektors verschieben sich die Impulse aus der Abgleichlage 1 : 1, es entsteht voriiber· gehend ein Mittelwert UPD < + 2 V. Dadurch wird die Ausgangsspannung des Integrators starker negativ und die Steuerspannung Uveo positiver. Der veo wird auf hohere Frequenz geregelt bis der GleichgewichtslOstand in der Regelung erreicht ist.

b) Bei Vergrogerung von U AP iiber + 2 V ver­schiebt sich der Arbeitspunkt der Schaltung auf der Umwandlungskennlinie des Phasendetektors zu 'P > 180 0 • Die Regelschaltung stellt sich so ein, dag der Mittelwert der Ausgangsspannung des Phasendetektors gleich der vorgegebenen Vergleichsspannung ist.

e) Bei Erhohung der Kapazitat C benotigt der veo lOr Erzeugung der gl ei chen F requenz ei nen grogeren ladestrom, d. h. Uveo mug steigenj oder: Die durch eine Kapazitatsvergrogerung verursachte Frequenzabnahme mug durch Er· hohung der Spannung Uveo riickgangig gemacht werden.

d) Oszillatorfrequenz rastet nicht mehr ein, da die Fehlerspannung UPD (Mittelwert der Ausgangs· spannung des Phasendetektors) die Oszillator­frequenz in die falsche Richtung verandert.

Losungen der Obungen

69-10

a) Mitkopplung iiber die RC-Glieder Gegenkopplung iiber NTe/ R 1

Bei Ansehwingung mug die Mitkopplung iiberwiegen (erforderlicher Verstarkungsiiber­schug fUr AmplitudenlOnahme). Bei stationa­rer Schwingung (konstante Amplitude) besteht Gleiehgewieht beider Riickkopplungswirkungen.

b) Fiir den Wienglied-Oszillator gilt:

k = ~, also v~ ;;. 3

RNTe + Rl RNTe = 2 Rl fUr vJ = = 3

Rl RNTe = 9,4 kn

Nach anfanglicher Obersteuerung wegen

RNTe > 9,4 kn sinkt RNTe infolge Erwar-mung.

1 1 c) f = 2rrRC= 2rr27.1Q3 n.33.1O- 9 F= 179Hz

6 9-11

a)

R,

b) Multi vibrator

Sperrzeit tl

tl = In 2 - 39 .10- 9 F· 68.103 n

tl = 1,83 ms (+ 9 V am Ausgang)

Sperrzeit t2 t2 = In 2·15·10-9 F· 56·103 n

t2 = 0,58 ms (0 Vam Ausgang)

Reehteckgenerator mit ° P

Bei Batteriespannung ± 5 V ergibt sich Ausgangs­spannung ± 4,5 V (~O .. _ 9 V)

Zuordnungen

UA=+4,5V-tl = 1,83ms ..... R3

UA = - 4,5 V ..... t2 = 0,58 ms ..... R2

Losungen der Obungen

Zeitglieder U A - Us . Us = ± 3 V

t = - Tin U A + Us mit C = 0,1 "F

(+ 4,5 V) - (+ 3 V) t1 = - R 3 C In -:-( +-4~,5---:-:V):-+-(;'-+-3-V-::-)

1,83 ms = 1,61 R3C

R3= 11,4kn

(-4,5 V) -(-3 V) t2 = -R2 C In (-4,5 V) +(-3V)

0,58 ms = 1,61 R2C

R2 = 3,6 kn

Schm itt-T rigger-W iderstande

R1 Us = UA Rl + RM

R1 Us ± 3 V -=--.,---;:c--= - = -- = 067 R1 + RM UA ± 4,5 V '

R1 = 0,67 R1 + 0,67 RM

R1 = 2 RM

R1=10kn

RM = 5 kn

69-12

a) UA = - UBat} T1 = R1 C

b) UA = + UBat} T2 = R2 C

t1 T1 R1q; c) t2 = T2 = R2q;

positiver Spannungsanstieg am Integratorausgang

negativer Spannungsanstieg am Integratorausgang

R, VI

C V2

a)

b)

610-1

U2 Udi = m = 90,1 V (M2) ,

U2 Udi=0,855=117V (M3)

U2 Udi = 0,555 = 180,2 V (B2)

U2 Udi = 0,427 = 234 V (B6)

MeBbar mit Drehspul-MeSgerat

610-2

ohne Ladekondensator

-~ h::'J LoovtV ~ V

mit Ladekondensator o t--

610-3

a) 250 V= 311 V·sinwt

wt = 53,5°

O!d = 36,5°

td = 2 ms (DurchlaSzeit)

tsp = 8 ms (Sperrzeit)

- tsp 250 V T =ln 311V =-0,218

T = 36,6 ms

c

353

b) Die DurchlaBzeit wird kleiner und die Strom­amplitude groBer.

c) Wechselstrom-Briickenschaltung

U2 = 110 V

UR < 1311 VI

erforderlich, siehe Bild 10-5

354

Mittel pu n ktschaltu ng

U2 = 220 V erforderlich, siehe Bild 10-3

uR <12·311 VI

1';.10·4

Unverkettete Spannung = Spulenspannung U2

U2 = 380 V = 220 V

J3 U2

Udi = 0427= 515 V ,

I';. 10-5

Udi =515V siehe10-4

= 515 V = 51 5 A 10n '

heff = 0,82· Id = 42,2 A

A 10-6

1. U2 = 380 V = 220 V J3

Udi = 220V = 257 V 0,855

= 257 V= 257 A 10n '

2. t ll:5'7A ~R;7.TA I ~, 2,1

o IT

8,6A o IT

t lI[5'7A t Ut.7.1A 11,2 I..,

o IT

8,6A o IT } UJ5;7At bA7.1A

l.3 1'.3

o IT 8,6A

o IT

3. Ijeff=0,47'1'25,7A

l] eff = 12,1 A

Iu =20,9A

@ IL2+I',r I ,,/=O

IL2 = 11.1-1'.2

IL2=20,9A

g IL3+1"r 1'.2=O

IL3=I,,2-1,,3

IL3=2O,9A

I ILl

I I

I IL

Losungen der Obungen

17,IA

1',3

o : IT

o

0

L_ - 8,6A 25,7A

IT

-I iI,,2 I

11.1

IT

5. III =IL2 =IU = ..j3·I1 IL = 20,9 A

Effektivwert der Mischspannung

1500

U~MS' 211' = 3 J ti2 sin wt dwt

300

511' 511'

2 (rP 6 ti 2 . 6) URMS ·27r=3 2[wt) ::.-T[Sln2wt)::.

6 6

2 (ti2 4 ti2 ) URMS'27r=32'6"1r-4'l,73

URMS = 0,84 ti Arithmetischer Mittelwert der Mischspannung

UAV= u =0,827ti y'2'0,855

Losungen der Obungen

Effektivwert der Brummspannung

Urms = fU~MS - U~i Urms = V(0,84 u)2 - (0,827 u)2

Urms = 0,147 u Welligkeit

Urms 0,147u w = UAV = 0,827 U = 0,18

"" 10-8

P U2 (200 V)2

- 2 R - 2 - 100 n = 200 W

- -rr

U = -rr

= 1,41-2A =0,9A(Drehspul) rr

= 1,41-200V = 90 V (Drehspul) rr

2828 V _ =-2-'- = 141,4 Veft!Drehelsen)

Urms = V(141,4 V)2_(90V)2= 109 Veff (Dreheisen)

"" 10-9

a) U =.J2- U2 = 141,4 V

b) u = u-sinwt

136,4 V = 141,4 V -sin wt

wt= 74,7°

Ci = 15,3°

td = 0,849 ms (DurchlaBzeit)

tsp = 20 ms-0,849 ms = 19,151 ms

t u = u e T

tsp u --Ine = In -= -0 036

T ,;'

= tsp = 19,151 ms = 532 ms T 0,36 0,036

C =!. = 532 ms = 2660 ,uF R 200n

""10-10 /

20 V 2i 2-75n

a) Id = 1T = -rr--= 170 mA

t ~f-\_I\:,=267mA ! ilil=170mA o IT

c) t~ ,'70mA

rw-'70mA i, = i2 bei ii = I

""10-11

Uv , * tUV,

N V U,-U2 U, -UJ

DurchiaR Zeit JT

Sperrzeit tT

"" 11-1

DurchlaBverlustleistung 2

355

PT = UT (TO) ITA V + ITRMS fT PT = 1,1 V-14 A + (1,57 -14 A)2_ 15 -1O- 3 n

= 22,6 W

Gehausebodentemperatur bei RthCA = 2 ~

~C = ~A + PT RthCA K

~C = 45° C + 22,6 W - 2 Vi = 90,2 °C

Sperrschichttemperatur bei RthCA = 2 ~

~J = ~C + PT RthJC

~I = 90,2 °c + 22,6 W-l,55 ~ = 125°C

356

Gehausebodentemperatur bei R thCA = 2,5 ~

"c = 45°C + 22,6 W· 2,5 ~ = 101,5 °c

Sperrschichttemperatur

"J = "c + PT RthJC

"J = 101,5°C+22,6W'1,55~ "J = 136,5 °c (Oberschreitung der erlaubten

Sperrschichttemperatur von 125°C)

~ 11-2

USoll = 5,5 V=- Ueff(Ol) = 120 V bei 220 V Netz­spannung

y1l' - Ol + 0,5 sin 2 Ol Ueff(Ol) = Ueff(O) ---11'-'----

120 V = 220 V -Y1l'-0l+1I'0,5 sin20l

Ol = 109°

~ 11-3

tEin fiir Ueff(t) = 132 V bei Ueff(T) = 220 V

,(iEi; Ueff(t) = Ueff(T) V r;

_ (Ueff(t))2 _ (132 v'f _ tEin - Ts Ueff(T) - 1 s ~220 vI - 360 ms

tEin fUr Ueff{t) = 132 V bei Ueff{T) = 200 V

(132 '11\2 tEin = 1 s 200 V) = 435,6 ms

Die Regelschaltung miiBte die Einschaltzeit auf 435,6 ms erhohen, stufig sind jedoch nur 420 ms oder 440 ms erreichbar. Ober einen groBeren Zeit­raum gemittelt wird der Regier trotzdem den Effektivwert der Verbraucherspannung auf 132 V konstant halten.

ii Udi(Ol) = 211' (COSOl-COSP)

311 V Udi{Ol) = ~ (cos 30° -cos 220°) = 80,8 V

11-5

1m Storungsfall kann der Thyristor auch durch Oberschreiten der Nullkippspannung U{BO)Null oder der kritischen Spannungssteilheit (du/dt)krit in Vorwartsrichtunll einlleschaltet werden.

Losungen der Obungen

~ 11-6

a) Bei leitendem Hauptthyristor und gesperrtem Abschaltthyristor ladt sich der Liischkonden· sator C auf die Batteriespannung UBat auf. Zum Liischen des Hauptthyristors wird der Abschaltthyristor geziindet. Dadurch wird die linke Plattenseite des Loschkondensators auf Potential "" ° V gelegt. Da der Kondensator im Schaltaugenblick geladen bleibt, springt das Potential der rechten Plattenseite auf - UBat. Die Anoden·Kathodenspannung des, Haupt· thyristors wird dadurch negativ und sein Strom abgeschaltet.

b) Der Kondensator C wird iiber den Lastwider­stand R Lund den geziindeten Hilfsthyristor umgeladen. Dadurch wird das Anodenpoten­tial des Hauptthyristors wieder positiv. Es mug mindestens die Schonzeit tc"" 1,5 tq (Frei­werdezeit) vergehen, bis der Hauptthyristor die neue Vorwartsspannung sperren kann. Der Kon· densator muB also eine ausreichende Kapazitat besitzen, urn die Umladezeit zu verlangern.

c) Der Vorwiderstand R des Abschaltthyristors mug ausreichend hochohmig sein, dam it der Haltestromwert des Hilfsthyristors unterschrit­ten wird.

~ 11-7

Der Thyristor kann erst geziindet werden, wenn seine Anoden-Kathodenspannung positiv ist. Bei Gegenspannungsbetrieb ist dies erst bei

u = ii'sinOlmin ~ Uq

der Fall.

~ 11-8

i~ I ~ 0 [L wt--

t u

C wt--

o Loschen durch Haltestrom-Unterschreitung

(}) Ziinden durch Steuerimpuls

U:isungen der Obungen

6 11-9

a)

Uq

uti ~ , 190V

~ I I I 0 IX =60· n: 2n: wt--

}d~ 310V

""'-120V

I I 0 IX=60· n: 2n:

b) O<max = 1800 -arcsin.~~~ ~ = 1570

DurchlaBbereich 600 < wI < 1570

ud = 310 V'sil1wl

uTh = 0

uR =Ud-Uq=310Vsinwt-120V

= uR = 310 V·sinwt 120 V iR R 38 n 38 n

wt--

wt-\

iR =8,16Asinwt - 3,16A (=iR=SA)

Sperrbereiche 00 < wI < 600

1570 < wI < 3600

Ud = 0

uTh = tisinwl-Uq

uTh = 148 V fUr wI = 600

uTh = - 430 V fur wt = 2700

1570

c) UR·21r = f(310Vsinwt-120V)dwt

600

1570 1570 =310VI- coswt] ~00-120Vlwl] 600

UR·21r = 310 V 1(+ 0,92) - (- 0,5)]

-120 v[1570 21T _ 600 21T] 3600 3600

UR=37,7V

d) . 120 V 0

O<min = arc Sin 310 V = 22,8

O<max = 1T - 22,80 = 157,20

357

611-10

1 + coso< Udi(o<) = Udi(O) --2-

0< 0

Udi(o<)

Udi(O) 0

Ud ,la ) 0,8 Ud,lo) 0,6

0,' 0,2

300 600

0,933 0,75

900 1200 1500

0,5 0,25 0,067

OL-__________ --____ ~~ o 30· 60· 90· 120· 150· 180·

Q -

1800

0

Die dargestellte Steuerfunktion gilt auch fUr die Zweiweg-Gleichrichtung.

Einweg-Gleichrichtung

U Udi(O) =;-

Zweiweg-Gleichrichtung

2u Udi(O) = n

11-11

U2AV a) 0< =---­

UBat

U2 AV = 0< UBat = 0,85'100 V = 85 V

12 =U2AV_85V=17A R son '

b) U1lj=U2AV/2

1 =85V . 1,7A=145A 1 100 V '

Tatsachlich arbeitet der Gleichstromsteller je­doch nicht verlustlos.

358

[§ 612-1

a) PeE = (UE-UA)IA

PeE = (10V-5,4V)·1,8A=8,3W

UE-UZ 10V-(5,4V+0,7V) b) Rv= Iz+IB = 12mA+18mA =130.11

/::; 12-2

0,75 6 A v ~5

~.15 .1

0 70

/::; 12-3

R1 + R2 a) UA = URef -R-1-

UA=fIRAJ

.10 52 30

UA R 1 145V·1k.n R2 = URef - R1 = ' 2,75 V 1 k.n

b)

R2 = 4,3 k.n (R 1 = 1 k.n gewahlt)

+ UE UA IAma.=2A Rr=Q45V URef=2.75 V

20 vi IA

I

julUsat Ufot

GND a-1 Oer StromfiihleransehluS IF ist beim 5-Pin­Spannungsregler nieht mehr herausgefiihrt. Pin U A iibernimmt diese Funktion mit.

e) RI = 0,~5 AV = 0,225.11 (einstellbar)

d) Sehutzdiode

612-4

Bei sonst konstanten EinfluSgroSen bewirkt eine Induktivitiitsverminderung eine VergroSerung der Stromiinderungen. L muS mindestens so grog sein, daS keine Stromliieken entstehen.

Losungen der Obungen

/::; 12-5

Die "Dropout-Spannung" ist der minimale Regier­Spannungsabfall bei Nennstrom. Def kleinste Momentanwert der unstabilisierten Eingangsspan­nung UE muS mindestens um diesen Spannungs­abfall groSer sein als die gewiinsehte Ausgangs­spannung.

/::; 12-6

Bei zu kleinem Ladekondensator steigt die Brumm­spannung der Gleichriehterschaltung, welche yom Regier gekappt werden muS. Dies hat eine Erhohung der Verlustleistung am Langstransistor zur Foige. Es ist giinstiger, die Ausgangsspannung des Gleich­richters besser zu glatten und dafiir i m Betrag zu vermindern.

t-- t--

/::; 12-7

Ie 1 A a) IB =8 = 80 = 12,5 mA

Vz = V A + UBE = 7,5 V + 0,7 V = 8,2 V

VE-VZ 12V-{7,5V+0,7V) IV=~= 150.11

IV = 25,3 rnA

IZ =IV-IB = 12,8 mA

b) Starkster Belastungsfall fur die Z·Diode: Leer· lauf IA = 0

IZ = IV = 25,3 mA Pz = VZIZ = 8,2 V . 25,3 mA

PZ=207 mW ..... *W

12-8

1 k.n + 3 k.n a) UA=VRef lk.n =2,75V·4=l1V

VAn 0,7 V b) I ="""RI = ""Trl = 0,7 A

c) Starkste Belastung im KurzschluSfall

PeE = (VE -UA)Ic mit UA = 0

PeE = 15 V·0,7 A= 10,5 W IA = 0.7 A

Losungen der Obungen

613-1

A0-a

a:A Q:AJI B

Q=AJI B

a=AVSl)l A~~1

A-@-a oj

cJ

A~ B~,a

"

613-2

t=0,7·R t Ct

B ~1 bJ

t = 0,7 . 40 kn . 1000 JLF = 28 s

W21

~""S ____ --,

613-3

~1 Q=a

a) Der erste Setzimpuls bringt das Monoflop in Arbeitsstellung, die folgenden Setzimpulse verhindern ein RUckkippen in den stabilen Zustand.

b) Jeder Setzimpuls lost eine neue Verweilzeit aus.

613-4

613-5

a)ToktIL~ t--

J =====0

t--

Q L~ 0)

TOktIL~ t--

J 0

t-

=="----__ 0 t-

___ ----' __ 0

t-bJ

I I 0 t-

----U-' 0

t--

K ~: -l'!'====t=_O

a ___ ----' __ 0 ______ 0

cJ d)

359

b) Master FF kann wahrend 1 Taktphase nur ein­mal schalten, da einer der beiden Eingangs-UND­Glieder durch die RUckkopplung blockiert ist.

360

C:.13-6

'189 0 1 2

I JUlfUUUl; EN~ o

OA--uuL: Oel ,: Oel o

1::.13-7

Bei der lahlerauswertung mit NOR-Glied miissen diejenigen Ziihlerausgange abgefragt werden, die bei der gewiinschten ZahJ ein o-Signal fiihren.

T 5

1::.13-8

CT=9

Dezimal­ziihler

o = oovdcv1:i8VQA fur 6 =0110

a) Zeile 15: Dioden werden Jeitend, andere Zeilen: Dioden sind gesperrt

b} QO = Q3 = L-Pegelj

Q1 = Q2 = H-PegeJ f

1::.13-9

a) Q = ABVC

Q=ABI\C

Speicherausgange fiihren dann invertierte Signale

& 0 :~ C &

Losungen der Obungen

b) Q = ABVC

Q=AVBVC

A

8

c---------l

1::.13-10

Q

Bei Dauerbetatigung einer Taste ist der dynamische Eingang des Monoflops wegen des konstant anlie­genden l-Signals blockiert. Ein Monoflop mit stati­schem Eingang kann bei konstant anliegendem l-Signal ebenfaJls nicht gestartet werden.

+~vcc :1

T2 T , .~-------~-~

I::. 13-11

aJ

bJ

1::.13-12

o

L6sungen der Obungen

l:.13-13

a, n ------~~----~t--~O

, ruck

t--~ a

t_O

B

a2 n ====--l=!-l=~-""Pt_-O

1 Toktperiode=lms

l:.13-14

oj, bJ

T x/y 16x8-Bit

1 GlA 0

1 1 1 a8 2 1 ac ,

" , QD B 15

cJ Dua/zahler " Bits

QA=A

Dua/kode in l-aus-16-Kode Qs = Qc=QD=D

l:. 14-1

a) 1 lSB = 90° = 90° = 07031° 27 128 '

b) Dezimal Dual Winkel

c) 0 0,0000000 0° 1 0,0000001 0,7031°

64 0,1000000 45° 127 0,111 1111 89,297°

Glo

(LSB) (MSB)

l:.13-1S

f. n.rt.

Loschen "I"

f. = 7,53 kHz

7530 Imp.-Is

753 Imp.-o.ls

L ____ -'1'"""-1

~ _ ___'.__b 3 L-_-""~O

1 r-~C:O 5 L-_____ -I

o

'-------_~-1

'-------__ ~-~ 7 o

BCD

361

Der Dekoder xlv arbeitet als Obersetzungstabelle. Es fiihrt nur der Ausgang ein l-Signal, der der anliegen­den Dualzah I zugeordnet is!.

d) Ein Aufwlirts-Abwlirtszlihler mit Vorzeichen­erkennung steuert den die Sinustabelle enthal­tenden Festwertspeicher an, dessen digitale Ausgangssignale mit einem DA-Umsetzer in analoge Spannungswerte umgewandelt werden.

1:;,14-2

362

20000 a) VEmax" - VRef· 10 000 " + 2,44 V

b) Unter der Voraussetzung, dag die Integrations­kapazitat grog genug ist, um eine Obersteuerung (Begrenzung) des Integratorszu vermeiden, kann bei der Abwartsintegration durch max. 20000 Takte der Integrationskondensator nicht ent­laden werden, so daS der Komparator sein Logiksignal nicht Iiefern kann. (Anzeige der MeSbereichsUberschreitung)

c) Der Wert der Integrationskapazitat geht nicht in die MeSgenauigkeit ein, da beim Dual-Slope­Verfahren nicht die Hiihe der Integrationsspan­nung gemessen wird.

6.144

f " 1 max 211 2n At 6,28.2 10 ·1 0.10-6 5

fmax" 15,5 Hz

14-5

a) Der Quantisierungsfehler des AD-Umsetzers betragt grundsatzlich ± 1/2 L58.

Eine zulassige Abweichung von ± 0,5·C be­deutet

1 L58 ~ I·C

2n"~,, 200°C 1 L58 1° C

n. log 2 " log 200

n " 7,64 ,also n " 8 Bit unter Vernach­lassigung anderweitiger Feh­lereinflUsse.

b) Integrierender Umsetzer, da keine schnelle Tem­peraturanderung

c) 0 ... 20 mA wird Uber R " 0,5 kn in o ... 10 V umgesetzt.

o V ... 00000000 (Nullpunktabgleich) 5 V ... 1 0000000 (Abgleichpunkt)

[)}] 6.15-1

Bit 4 aktiviert die Binareingabe. Bits 0 ... 3 geben das UND-Glied 2 in der Binarein­gabe frei.

Losungen der Obungen

Bei Anlegen eines O-Signals an E 2 (= Nichtbetati­gung des Gebers C) wird dieses Signal auf der Statusleitung zum Antivalenz-Glied geleitet.

Bit 5 "I-Signal bewirkt eine I nvertierung des Ein­gangssignals, also gelangt ein I-Signal zum Bit-Pro­zessor. Mit Bit 6,7 erkennt der Operations·Dekoder, daB eine ODER-VerknUpfung des ankommenden I-Signals mit dem I-Signal im R-FF durchgefUhrt werden soli.

R-FF erhalt als neuen Signalzustand wieder das bereits vorhandene I-Signal.

6. 15-2

a) Bit 6, 7 schalten das UND-Glied "SETZE" frei. Damit wird das im R-FF stehende I-Signal zur Binarausgabe iibertragen.

Bit 4 aktiviert die Binarausgabe.

Bits 0 ... 3 steuern das Ausgabe-Flipflop 0 an, in das ein I-Signal eingeschrieben wird. (AbschluS des Anweisungzyklus erreicht.)

b) Das I-Signal im Ausgabe-Flipflop 0 bleibt eine Zykluszeit erhalten, dann erfolgt die Neubear­beitung des Programmteils.

6. 15-3

FUP

ET.7TB-AO.O (griin)

~AO.l (rot)

AWL Kommentar

UN E 1. 7 E 1. 7 ... R-FF, d. h. bei O-Signal an E 1. 7 A 0.0 kommt I-Signal in R-FF und damit

Lampe "grUn" an. E1.7 ... R-FF U E 1.7

" AO.l R-FF ... Ausgang 0.1

6.154

Zuordnungsliste

EO.2 " A (Offner) EO.5 " B (Offner) A2_1 "Q

6. 15-5

Zuordnungsliste

E 2.0 = A (Uffner) E 2.1 = B (SchlieSer) A 1.4 = Q

AWL

UN EO.2 UN EO.5 " A2.1

AWL

ON E 2.0 o E2.1 = A 1.4

Losungen der Obungen

615-6

1 a)

2a)

AWL

o E 0.1

o A 1.0

= M1.0 U M1.0 U E 0.2

= A 1.0

AWL

o E 0.1 o A 1.0 ) UN E 0.2 = A 1.0

1 b) Zuordnungsliste

E 0.1 = A (SchlieBer)

E 0.2 = B (Offner)

A 1.0 = Q M 1.0 = Merker

2b) E 0.1 = Tastschalter mit SchlieBerkontakt E 0.2 = Tastschalter mit SchlieBerkontakt

(im nicht betatigten Zustand liegt O-Signal an EO.2 und schaltet das UND-Glied frei).

1c) Ausschalten durch "An-Spannung-Iegen" des Abschalteingangs E 0.2. Nicht drahtbruch­sicher.

15-7

Zuordnungsliste

E 0.0 = A E 0.1 = B E 0.2 = C E 0.3 = D ~ 004 = E <\ 0.0 = Ql <\ 0.2 = Q2 <\ 004 = Q3 VI 0.0 = Merker

<\WL

U E 0.0} UN E 0.1 Merker = MO.O U E 0.2 Ql J E 0.3 ) MO.O

A 0.0

) E OA}

) MO.O Q2 AO.2

J E 0.2} MO.O Q3 AOA

615-8

FUP

EO.O~ EO.1 R Q A 0.0 (0)

615-9

AWL

o E 3.0 o E 3.1 = A 1.S (zum Zeitglied) { o E 0.1 (yom Zeitglied) o A 1.0 ) U E 3.0 U E 3.1 = A 1.0

6 15-10

AWL

o E 1.0 (S) o AO.O = M1.S

UN M1.S

AWL

U EO.O

S AO.O UN EO.l R AO.O

S V T 1 (Nicht SIT 1 ,siehe UN T 1 Liniendiagramm SVT2 Bild1S-26) U T2 = AO.O

615-11

F ortsetzung der AWL

2. FF 3. FF 4. FF

U A 1.0 U A2.0 U A3.0 UN A 2.0 UN A 3.0 UN A 4.0 S M2.0 S M3.0 S M4.0

U A 1.0 U A2.0 U A 3.0 U A2.0 U A3.0 U A4.0 R M2.0 R M3.0 R M4.0

UN A 1.0 UN A2.0 UN A3.0 U M2.0 U M3.0 U MA.O 5 A 2.0 5 A 3.0 S A4.0

UN A 1.0 UN A 2.0 UN A 3.0 UN M2.0 UN M3.0 UN M4.0 R A2.0 R A3.0 R A4.0

363

364

6.15-12

AWL

U E 0.0 UN E 0.1 = MO.O UN E 0.0 U E 0.1

MO.l o MO.O o MO.l

A 1.0

615-13

AWL

U E 0.0 S AO.O

U E 0.1 R AO.O

U AO.O S T1 U E 0.2 R AO.l

UN T 1 U AO.O S AO.l

FUP

£0..0.

Ein

Aus

Uischen

Oberwachungszeit

Dominierend Setzen

£0.1 AO.O

S Q AO.1

----------------~R

Oas Abschalten des Ausgangs AO.l (Warnsignal) durch die Uischtaste (EO.2) bleibt solange unwirk­sam, bis der Antrieb seine Endposition erreicht hat. Bei abgelaufener ZeitTl und l·Signal an AO.O ftihrt der Ausgang A 0.1 zwangsweise ein l·Signal.

Losungen der Obungen

FUP

£OD~ £0.1 S

£0..2 R Q A1.D

AI.D~ £0.1 & £0..0

£0..2 ~1 R Q Mo.O MD.1 -

AI.D~S £0..0. £0..1

£0..2 ~1 R Q MO.1 MOD -

MD.O~ £0..0 S

£0.2· R Q A 1.1

MO.'~ £0.1 S

£0..2 R Q AI.2

AWL

1; 6 UN E 0.0 UN E 0.1 S tartfreigabe

S A 1.0 ein

U E 0.2 R A 1.0 liischen

2;6 U E 0.1 UN E 0.0 Hilfsspeicher U A 1.0 "Linksdrehung" S MO.O ein

0 MO.l 0 E 0.2 liischen R MO.O

3;6 U E 0.0 UN EO.l Hilfsspeicher U A 1.0 "Rechtsdrehung" S MO.l ein 0 MO.O 0 E 0.2 liischen R MO.l

4;6 U MO.O Anzeige U E 0.0 Linksdrehung S A 1.1 ein

U E 0.2 liischen

R ALl

Losungen der Obungen

5;6 U MO.1 Anzeige U E 0.1 Rechtsdrehung 5 A 1.2 ein

U E 0.2 loschen

R A 1.2

"" 15-15

AWL

U EO.3 MO.3

U E 0.1 5 MO.O ON E 0.2 0 AO.2 0 MO.3 R MO.O U MO.O U E 0.6

AO.l

U MO.3 5 T 1 UN T 1 U MO.3

MO.l

0 E 0.4 0 MO.l 5 AO.2 ON E 0.2 0 E 0.5 0 AO.l R AO.2

FUP

Merker bildet konstantes Eingangs­signal fUr 1 Programmzyklus

Hilfsspeicher fUr Zylinder abwarts

Zylinder abwarts

Zeit Tl als Einschalt­verzogerung

Zylinder aufwarts

EO.3 ----0--MO.3

EO.1~ EO.2 MO.3 ~1 R Q MO.O AO.2

MO.O ----f7l AO T EO.6~ .

MO.3~n T1 & MO.T

MO.3

MO.1~_' 5 EO.4 -

EO.2 EO.5 "!T R Q A 0.2 AO.T

365

366

Sachworlverzeichnis

Abkling-Zeitkonstante der gedampften Schwingung 145

Ablaufkette einer Steuerung 331, 334 Ablaufsteuerung 330 ff. Abschniirspannung des FET 13 AD-Umsetzer -, sukzessive Approximation 290 ff. -, Dual-Slope-Verfahren 295 ff. Akzeptoren 2, 9 Amplitudenbedingung der

Schwingungserzeugung 147 Amplitudenbegrenzung 21,148 Analoger -, Addierverstarker 98 ff., 100 -, Multiplexer 133 -, Multiplizierer 113 ff. Analogschalter 131 ff. Anode -, Diode 8, 179 -, Thyristor 198 Anreicherungstyp des MOS-FET 14 Anschnittssteuerung 210 ff. Ansprechzeit, Relais 7 Ansteuerung von LEDs 126, 129 Anstiegsgeschwindigkeit sinusfOrmiger

Signale 93 Antiparallelschaltung von Thyristoren 207 f.,

210 f. Antivalenzglied 312 Anweisungsliste AWL 314 Anweisungszahler 311,313 Anzugsverzogerung, Relais 6 Arbeitspunkt, Transistorverstarker

-einstellung 57 f., 60 - -stabilisierung 67ff. - -werte 60 Arithmetischer Mittelwert

einer Mischspannung 175 Ausschaltverzogerung, Zeitglied 254 Astabiler Multivibrator 156, 163 Asynchronzahler 267 Auflosung -, AD-Umsetzer 301 f. -, DA-Umsetzer 289 f. Ausgangskennlinienfeld -, bipolarer Transistor 59 -, Feldeffekttransistor 38 Ausgangswiderstand, Verstarker

hochohmiger 84 f. - niederohmiger 83 f.

Aussteuerung, Verstarker -, Begriff 60 -, Grenze 65 f. Avalanche-Effekt 27

Bandbreite 92 BandpaS 152 Basis 49 Basis-Emitter-Spannung 55,67 Basis-Spannungsteiler 61 Basis- Vorspannung 57f. BCD-Kode 266 f. BCD-Zahler 266 Begrenzung 20 f. Beleuchtungsstarke 11 Betriebsartenteil einer Steuerung 327 ff. Bipolare Transistoren 49 ff. Binarausgabe einer Steuerung 311, 313 Binareingabe einer Steuerung 311,313 Binare Variable 132, 244 Binarinverter 122 ff. Binarschalter 122 ff. Bistabile Kippstufe 258 f. Bit 256,310 Briickengleichrichter -, Drehstrom 180 f. -, Wechselstrom 179, 181 Briickenschaltung (Wheatstone) 44, 103 ff. Brumm - -frequenz 185 - -spannung 184, 228 Buffer (= Pufferschaltkreis) 127 Bus 313 Byte 310

CMOS-Pegel 126 f. CMOS-Schalter 126 f. CMOS-Schmitt-Trigger 137

Dampfung von Schwingungen 144 f. Dampfungswiderstand 145 Dauergrenzstrom, Thyristor 204 Defektelektron

siehe Locher O-Flipflop 261 f. Dekoder 278, 311 De Morgansche Regeln 251 Derating- Kurve (Lastminderungskurve)

, Festspannungsregler 238 -, Leistungs MOS-FET 139

Sachwortverzeichn is

Dezimalzahler 266 f. Differentielle Nichtlinearitat

bei AD-Umsetzern 301, 303 Differentieller Widerstand -, Transistor 56,62 -, Z-Diode 27 Differenzverstarker -, Grundschaltung 100 ff. -, Schaltung mit Um kehraddierern 105 Diffusionsspannung 8 f., 10 Digital·Analog·Umsetzer -, Abgleich fUr bipolaren Betrieb 287 -, Abgleich fur unipolaren Betrieb 287 -, Datenblattangaben 289 f. -, SchaltungsausfUhrungen 282 ff. Digitale Grundschaltungen 265 ff. Diode -, Aufbau 7 f. -, Eigenschaften 8, 16 -, Grenzdaten 18 -, Kenndaten 18 Disjunktion

siehe ODER-VerknUpfung Disjunktive Normalform ON F 248 f. Dividierender DA-Umsetzer 289 Donatoren 2, 8 Dotierung 7 Drain 12 Drain-Source-Spannung 13 Drainstrom 13 Drehstrom·BrUckenschaltung 180 f. Dreieck·Rechteck·Generator 159 f. Drift 67 Dual-Slope·AD· Umsetzer 259 ff. Dualzahler 265 Dun kelstrom 11 Durchbruchbereich, Z-Diode 26 ff. DurchlaBrichtung -, Diode 8, 16 f. -, Thyristor 198 DurchlaBspannung -, Diode 10, 17 -, Temperaturkoeffizient 18 DurchlaBstrom des Thyristors -, Dauergrenzstrom 204 -, hochstzulassiger Effektivwert 203 DurchlaBverluste, Thyristor 203, 205 f.

Eckfrequenz siehe Grenzfreq uenz

Effektivwert 175 ff., 211 f. Eigenfrequenz, Schwingkreis 144 Eigenleitung 4 Einerkomplement 272 f. Eingabe, binare 311,313 Eingangskennlinien, Transistor 54 f. Eingangswiderstand, Verstarker - hochohmiger 88 f. - niederohmiger 87 f. Ei nraststrom, Thyristor 198

Einschaltverzogerung, Zeitglied 254 Einschwingzeit, DA·Umsetzer 289 f. Einweggleichrichter 178 Elektronen 2 Elektronenbeweglichkeit 3 Emitter 49 Emitterfolger, Verstarker 229 Emitter-Grundschaltung 58 f. Endstufe, Verstarker

siehe Gegentakt-Endstufe EPROM 313 Ersatzschaltung, Diode 17

Fan-in 124 Fan-out 124 Fehlerverstarker 232 f. Feldeffekt-Transistor -. Sperrschichttyp 13,37f. -, MOS-Typ 13, 127 Felddurchbruch, Z-Diode 26 Festwertspeicher 278,291,313 FET 13, 37f., 127 FET-Konstantstromquelle 39 f. Filter

siehe Band-, Hoch·, TiefpaB Flipflop -, D-FF 261 f. -, J K-FF 263 f. -, Master-Slave-FF 264 f. -, RS-FF 258 ff. Formfaktor 206 Foto

-diode 10 f. -element 10 -spannung 10 -strom 10

Freilaufdiode 141 Freiwerdezeit, Thyristor 223 Frequenzgang, Verstarker -, Amplituden- und Phasengang 90 f. -, Grenzfrequenz 92 Frequenzteiler 326 Fun ktionsgenerator 159 Funktionsplan FUP 314 Funktionstabelle 244

Gate 12 Gate·Source·Spannung 13 Gatter 251 Geber fUr Steuerungen 317,332 Gegenkopplung -, Prinzip 75 -, Gegenkopplungsfaktor 76 -, Gleichstrom·Gegenkopplung

mit Emitterwiderstand 67 -, spannungsgesteuerte 82 -, stromgesteuerte 82

367

-, Verstarkungsfaktor des gegengekoppelten Verstarkers 76

Gegentaktausgang, TTL 125 f.

368

Gegentakt-Endstufe, Verstlirker 94 Gehiiusetemperatur 206 f. Germanium 2 Gesteuerter Gleichrichter -, ohmsche Last 216f. -, ohmsche Last mit Gegenspannung 217 f. -, ohmsch-induktive Last 218 ff. -, induktive Last mit Gegenspannung 220ff. Gitterbindung 4 Gliittungsfaktor 29 f. Gleichrichtersatz, Kennzeichnung 185 Gleichrichterschaltungen -, Briickenschaltungen B2, B6 179ft. -, Mittelpunktschaltungen M1, M2, M3 178 f. -, Obersicht 193 Gleichspannungsverstarker 74 Gleichstrom-Gegenkopplung 67 Gleichstrom-Verstlirkungsfaktor 53 Gleichrichtung 174 ff .. Gleichstromsteller -, abwartstransformierend 222 f. -, aufwartstransformierend 222 -, Uischkondensator 223 Gleichtaktunterdriickung 73 Glitches bei DA·Umsetzern 291 Graetzschaltung 179, 181 Grenzfrequenz 90 ff.

Halbleiterdiode -, Kennlinie 16 -, Ersatzschaltung 17 Halbleiterkanal 12 f. Halleffekt 3 Hallgenerator 1, 3 Hallspannung 2 f. Haltestrom, Thyristor 198 HeiSleiter -, MeSheiSleiter 3 f. - eigenerwarmter 4 HochpaS 152 H-Pegel 122, 124, 127 f. Hysterese, Schmitt-Trigger 135

Ideelle Gleichspannung 182 Impedanzwandler 78 f. Impulsgenerator 169 Impulsiibertrager 202 Induktionsspannung 141,240 Induktivitlit, Schaltregler 240 Initiator 332 Innenwiderstand -, Spannungsquelle 24 f. -, Spannungsregler 227 -, Stromquelle 36 f. -, Transistor 62 -, Verstarkerschaltung mit OP 82 ff. Integrator -, I ntegrierzeit 107 -, Schaltung 105 ff., 108 Interface-Schaltungen 128 ff.

Intrinsicleitung siehe Eigenleitung

Inverter 122 f. Invertierender Verstarker -, Schaltung 80

Sachwortverzeichnis

-, Verstarkungsfaktor 81 -, virtueller NUlipunkt 80 Isolierschicht·FET 13

J-FET 13 f., 126 J K-Flipflop 263 ft. Junktion

siehe Sperrschicht

Kanal 12f. Karnaugh-Veitch-Symmetrie-Diagramm 249 Kaskadierung von Zahlerbausteinen -, parallel 170 -, seriell 169 Kathode -, Diode 8, 179 -, Thyristor 198 Kennlinien -, Diode 16 -, FET 38 -, Thyristor 198 -, Transistor 52, 55, 59 -, Z-Diode 26 Kippglieder

astabile 163 - bistabile 258 - monostabile 252 Klirrfaktor 94 Kollektor 49 Kollektorwiderstand 53, 55, 58 f., 63 Kommutierung 179 Komparator 134 Komplementare MOS-FET 126 Komplexe GroSe -, Imaginaranteil 153 -, Realanteil 153 Konjunktion

siehe UND-Verkniipfung Konstantspannungsquelle 226 Konstantstromquelle 35 f., 39 f., 40 f., Kontaktplan KOP 314 Kontaktprellen 260 Koppelkondensator 57 Kiihlkorper -, Kiihlmitteltemperatur 207 -, thermischer Widerstand 206 KurzschluSschalter (Analogschalter) 131 KVS-Diagramm 249

Ladekondensator 183 f. Lad ungstrager -, Beweglichkeit 3 f. -, Konzentration 3 f. -, -paare 4 -, thermische Paarerzeugung 4 -, sol are Paarerzeugung 10

Sachwortverzeichnis

Lastfaktoren -, Fan-in 124 -, Fan-out 124 Lastminderungskurve -, Festspannungsregler 238 -, Transistor 139 Lastregelfaktor eines Spannungsreglers 227 Latch 259 Lawinendurchbruch 27 LC-Oszillator 149 ff. Least Significant Bit LSB 281 Leerlauf-Bandbreite 90 Leerlaufspannung -, Emitter-Grundschaltung 65 -, Hallgenerator 3 -, Gleichrichterschaltungen 178 ff. -, Spannungsstabilisierungschaltung 29 Leerlaufverstarkung des Operationsverstarkers

90 Leistungsanpassung 5 Leistungsmesser -, Anzeige in Gleichrichterschaltungen 195 Leistungs-MOS-FET 137 ff. Leistungsverstarker 94 L-Pegel 122, 124, 127 f. Leuchtdiode LED 126, 129 Lichtquanten 10 Locher 3 Loschen des Thyristors 199, 223 Logik - positive 122 - negative 122 Logische Grundschaltungen -, ODER 245 f. -, NAND 247 -, NICHT 123 -, NOR 248f. -, UND 244f. Lorentzkraft 1

Magnetfeldmessung mit Hallgenerator 3 Majoritatstrager 9 f., 11 Maschinenkode 310 Master-Slave-Flipflop 264 MeiBner-Osziliator 149 ff. Merker 313, 319f., 331 Minoritatstrager 9 f. Mischspannung -, arithmetischer Mittelwert 175 -, quadratischer Mittel wert 176 -, Welligkeit 177 -, Zerlegung in Komponenten 177 Mitkopplung 143 ff. Mittelpunktschaltung 178 Monostabile Kippstufe 252 f., 255 f. Monotonie des DA- Umsetzers 289 f. MOS-Feldeffekt-Transistor 14 MOS-FET-Schalter 137ff. Most Significant Bit MSB 282 Multiplizierer, analog 113 ff. Multiplexer, analog 133

Multiplizierender DA-Umsetzer 288 f. Multivibrator -, Operationsverstarker 156 -, Transistoren 162

Nachlaufsynchronisation PLL 167ff_ NAND-VerknUpfung 247f. Negation 123 -, doppelte 251 Negative Logik 122 Negativer differentieller Widerstand 6 Nennwiderstand des NTC 4, 7 Netzgleichrichter

siehe Graetzschaltung

369

Netzregelungsfaktor eines Spannungsreglers 227 Nichtinvertierender Verstarker 77 f. Nichtlineare Verzerrungen 93 f. Nichtlinearitat des DA-Umsetzers 289 f. NTC-Widerstand

siehe HeiBleiter N-Typ-Halbleiter 2 NOR-VerknUpfung 248 NUlikippspannung des Thyristors 198 Nullspannungsschalter 134, 203 Nur-Lese-Speicher 278,291,313

ODER-Verkniipfung 245 f., 316 ODER-vor-UND-VerknUpfung 318f. Open-Kollektorausgang 125 Operationsverstarker -, AnschlUsse des "OP 741" 71 -, differentieller Ausgangswiderstand 74 -, differentieller Eingangswiderstand 74 -, Gleichtaktunterdriickung 73 -, Leerlaufverstarkung 73 -, Stromversorgung 72 -, Transferkennlinie 73 Optokoppler 130 f. Oszillator -, LC-Schaltung mit OP 147 -, MeiBnerschaltung 149 -, RC-Schaltungen 152 ff. -, Schwingbedingungen 147f.

Paarbildung, thermische 4 Parallelgegenkopplung 86 Parallelschwingkreis 144f., 147f., 149, 153 Pegel 122 ff. Pegelumsetzer

siehe Interfaceschaltungen Phase-locked-Loop PLL -, Prinzip 167 -, Schaltung 168 ff. Phasenanschnittssteuerung 210 ff. Phasenbedingung der Schwingungserzeugung

148 Phasendetektor fUr PLL-Schaltung 169 Phasenschieber-Oszillator 155 Periodengruppensteuerung 214 ff. Photonen 10 PN-Obergang 8 ff.

370

Potentialschwelle bei PN-Obergang 8 Programm 307 Programmierbarer Zahler 272 f. Programmschrittziihler 309,311,313 Programmspeicher 311,313 PROM 278 Prozessor 313 P-Typ-Halbleiter 2

Quadratischer Mittelwert 176 Quantisierungsfehler 301 f. Quelle, gesteuert -, spannungsgesteuerte Spannungsquelle 74 -, spannungsgesteuerte Stromquelle 56 -, stromgesteuerte Stromquelle 54 Querstromfaktor 61

RAM 313 Rampenspannung 203 Rechteckgenerator -, Schaltung mit Schmitt-Trigger 156 f. -, Schaltung mit Timer 158 f. -, Schaltung mit Transistoren 162 -, Tastverhaltnis 166 RC-Oszillator -, Schaltung mit BandpaS 152f. -, Schaltung mit Phasenschieber 155 -, Schaltung mit Wienglied 155 Redundanzen 249 f. Referenzspannung 33, 229 Regelkreis -, bei Spannungsregler 232 -, Vergleich mit Gegenkopplung 75 Regelverstarker 232 Reihengegenkopplung 86 Rekombination 4 Resonanzfrequenz 144 Resonanzwiderstand 145 f. Restwelligkeitsfaktor eines Spannungs-

reglers 227 RMS (Root Mean Square Value) 175 ff. ROM 291 RS-Flipflop 258 f. RS-Speicherfunktion 321 Riickkopplung 146, 149, 155, 160 Riickwartszahler 271

Sattigungsstrom des FET 13 f. Schalter, elektronischer -, Ersatzschaltbild 121 - prellfreier 260 -, Widerstandsverhalten 120 f. Schaltfunktion DNF 245ff., 251 Schalthysterese des Schmitt· Triggers 135 Schaltnetz

siehe Verkniipfungsschaltungen Schaltregler 239 ff. Schaltvariablen 244 Schaltwerk

siehe Flippflops und Zahler

Sachwortverzei chn is

Schaltzeiten -, Analogschalter 132 f. -, Leistungs-MOS-FET 139 Schleifenverstarkung 147 Schleusenspannung der Diode 10 Schmitt·Trigger -, Schaltung mit OP 135 f. -, Schaltung mit TTL und CMOS 137 -, Obertragungskennlinie 135 f. Schreib-Lese-Speicher 313 Schwellenspannung 14 Schwellwertschalter - Komparator 134 - Schmitt-Trigger 135 f. Sch wi ngkreis -, Berechnungsgrundlagen 144 f. -, gedampfte Schwingung 144 f. -, ungedampfte Schwingung 143 Sekundar-Schaltregler 240 Selbsthaltung 257,319 Serienschalter (Analogschalter) 131 Serienstabilisierung 229 f. Signalan kopplung, Yerstarker 56 f. Signalauskopplung, Verstarker 64 Signale - analoge 44 - binare 45 - digitale 46 Signalpegel -, CMOS 127 -, TTL 124 Signalverarbeitung, binar 249 ff. Silizium 2 Sinusgenerator - analoger 147f., 149 f., 152 f. - digitaler (Prinzip) 291 Slew-rate 92 f. SOAR (Safe Operating Area) 235 SOAR-Diagramm 138 f. Source 12 Sourcewiderstand der Stromquelle 39 f. Spannungsausgang, Verstarker 82 f. Spannungs-Frequenz-Umsetzer 165 Spannungsgegenkopplung

siehe Reihengegenkopplung Spannungsgesteuerte Oszillator YCO 162 ff.,

166, 168 Spannungsglattung 183 f. Spannungskomparator 134 Spannungspfeile am Transistor 50 Spannungsquelle, gesteuerte 74 Spannungsquelle, ideale 24 Spannungsregler 236 f. Spannungsstabilisierung -, Definition der KenngroSen 226 ff. -, Grundschaltung mit Z-Diode 28 ff. -, Schaltung mit Emitterfolger 229 -, Schaltung mit Operationsverstarker 232 -, Spannungsregler (Dreipunkt) 238 f. -, Spannungsreglerbaustein 236 ff.

Sachwortverzei ch n is

-, Schaltreglerprinzip 239 ff. -, Strombegrenzung 234 f. Spannungssteuer-Kennlinie des Transistors 55 Spannungsverdoppler 187 Spannungsverstarkungsfaktor 61 f. Speicher -, Flipflops 258ff., 261, 263ff. -, Wortspeicher 278,291,313 Speicherdrossel fiir Schaltregler 239 f. Speicherprogrammierbare Steuerungen SPS -, Prinzip 308 f. -, Programmdarstellungen 314 -, Programmieren von Grundfunktionen

315 ff. -, Programmieren von Verkniipfungs- und

Ablaufsteuerungen 327 ff. Sperrschicht 9 f. Sperrstrom, Dioden 9 Stabilisierung, Arbeitspunkt 67,72 Stabilisierungsfaktor

siehe Netz- und Lastregelungsfaktor Steilheit, Transistor 55 f. Sternschaltung, Gleichrichter 179 Steuersatz fiir Thyristor -, Blockschaltung fiir indirekte Vertikal-

steuerung 203 -, Ziindwinkel 201 Storabstand 124 Storstellenleitung 3 Stromausgang, Verstarker 82 f. Strombegrenzung, Spannungsregler 234 f. StromfluSwinkel 185 Stromgegenkopplung

siehe Parallelgegenkopplung Stromglattung 187 ff. Stromliicken 220 Strompfeile am Transistor 50 Strornquelle, gesteuerte 54, 56 Strornquelle, ideale 35 Stromstabilisierung -, Prinzip 35 f. -, Schaltung mit FET 39 ff. Stromsteuer-Kennlinie, Transistor 52 Strornverstiirkungsfaktor, Transistor 53 f. Substrat 13 f. Subtrahierschaltung 102 Synchronzahler 267f.

Takt -, Steuerung von Flipflops und Ziihlern 261,

263 f., 293, 311 -, synchronisieren externer Signale 274 Tastverhaltnis bei Impulsen 166 Temperatur -, Gehauseboden 206 f. -, Kiihlmittel 206 f. -, Sperrschicht, zulassige 206 f. Temperaturabhangigkeit -, DurchlaSspannung der Diode 18 -, Sperrstrom der Diode 18

Tem peraturkoeffizient -, Metalle 3 -, Halbleiter 4 -, Z-Spannung 26 f. Thyristor -, Anschliisse und Schichtenaufbau 198 -, DurchlaSverluste 203, 205 -, Einraststromwert 198 -, Haltestromwert 199 -, Hauptkennlinien 198 -, kritische Spannungssteilheit 200 -, NUlikippspannung 198 -, Ziindbereiche 200 TiefpaS 90, 109 ff., 170 Timer 157 ff. Toggle 263f. Transistor -, NPN-Typ 49 ff. -, PNP-Typ 49ff. Transistorverstarker 57,59,62,64,67 Trennverstarker 105 Treppenspannung 291 Triac -, Kennlinien 208 -, Laststromsteilheit 208 -, RC-Beschaltung 209 -, Spannungssteilheit 208 f. Tri-state-Ausgang 126 TTL-Ausgange -, Gegentakt 125 -, Open-Kollektor 125 -, Tri-state 125 TTL-Pegel 124 ff. TTL-Schalter 124 f. Typenleistung, Transforrnator 194

Obernahmeverzerrungen bei Gegentakt-Endstufen 94

Obersteuerung, Verstiirker 65 Obertragungs-Kennlinie, Vierpol 19 f. U-I-Kennlinien

lineare 8 - nichtlineare 6, 8 - stationiire 6 Um kehraddierer 98 f. Urn kehrintegrator 106 Urnsetzzeit, AD-Umsetzer 301,303 f. UN D- Verkniipfung 244, 316 UND-vor-ODE R-Verkniipfung 320

VCO-Baustein, U-f-Umsetzer 165 Verkniipfungsschaltungen, biniire 248 Verkniipfungssteuerungen 327 ff. Veri ustleistung, Thyristor 204 f. Verriegelungssteuerung 327 Verstiirker -, Prinzip 46 f. -, Signal-Ersatzschaltung 48 -, Widerstands-Ersatzschaltung 47 Verstiirkung 46 f.

371

372

Verstarkungsfehler, DA- Uinsetzer 289 f. Verzerrungen, nichtlinealp. 93 f. Vierquadranten-Multiphzierer 114 ff. Virtueller Nullpunkt 80,98 Vollaussteuerung, Verstarker 65 Voll weg-Gleichrichtung

siehe Zweiweg-Gleichrichtung Vorbereitungseingange, I K-F F 263 f. Vorwarts-Riickwarts-Zahler 271 Vorwahlzahler 272 f.

Warmeleitwert 5 Wahrheitstabelle

siehe Funktionstabelle Wandlungsrate, AD-Umsetzer 303 Wechselstromschalter 214 ff. Wechselstromsteller 210 ff. Welligkeit einer Mischspannung 177 Wheatstones(;he Briicke 5, 103 ff. Widerstandstransformation

siehe Impedanzwandler Wienglied-Oszillator 155, 172 Widerstand

differentieller 17,27,56,74,204,227,230 negativ differentieller 6 statischer 36 thermischer 206 steuerbarer 13,47

Widerstandsgerade 29,37, 59f. Wired-AN D- Verkniipfung 125

Sachwortverzeichn is ----- ---------------

Zahl~r -, Ansteuerung eines Wortspeichers 272 f. - asynchroner 267 - synchroner 267f. -, Dualzahler 265 -, BCD-Zahler 266 -, Kaskadierung 269 f. -, Programmieren (Voreinstellen) 272 ff. -, Programmierung flir Speicherprogrammier-

bare Steuerung 326 f. -, Zahlrichtungsumkehr 271 -, Zahlen von Mengendifferenzen 274 ff. -, Zweiquadranten-Zahler 277 Zahlpfeile bei Transistoren 50 Z-Diode 26 ff. Zeitglieder -, Ausschaltverzogerung 254 -, Einschaltverzogerung 254

, Impuls verkiirzen 254 -, Impuls blocken 254 -, Impuls ausblenden 254 -, Programmierung von Zeiten mit speicher-

programmierbarer Steuerung 322 ff. Zeitkonstante 184 Zenereffekt 26 Ziinden, Thyristor 200 ff. Zustands- F olge-Diagramm -, D-FF 262 -, IK-FF 263 -, RS-FF 261 Zweipulsverdoppler 187 Zweiquadranten-Multiplizierer 113 Zweiweg-Gleichrichtung 179