308

Lösungen der Übungen

ITJ L'. 1-1

0,' mA

I 0,3

0,2

0, 1

o

/ 1:7

L l--o 2

Rso=30k3

1/ V l--l--P

R](}= IOOkfl

6 8 V 10 u-

1. V-I-Kennlinie für R = 5 kn verläuft zwischen den Punkten OV; Oj.lA und 0.4V; 80j.lA

2. Vp = 0,34 V I p = 70j.lA

L'.1-3

t ~OO 80 t mV j.lA

UL 300 ~---,Q...-"":':'-h..c.......:.!~ 60 IK

200 ~+---+--7L-~----~ ~O

100~-~~---~--~ 20

800lK

el-4

Die Strom leitung im PN-übergang ist bipolar. Elektronen aus der N-Zone und Löcher' aus der P-Zone fließen als Majoritätsträger in die jeweils andere Schicht und rekombinieren dort_ Die Stromrichtung in den Zuleitungen ist gleich der Löcherstromrichtung.

Die Stromleitung in Halbleiterkanälen ist uni­polar. Im N-Kanal fließen nur Elektronen; im P-Kanal nur Löcher.

Diode: VS, IR Sperrschicht-FET : IDSS, Vp Isolierschicht-FET: VT (bei Anreicherungstyp) Fotoelement: V u IK

Temperatur: Widerstandsabnahme bei Tempera­turerhöhung

Beleuchtung: Widerstandsabnahme bei Lichtein­strahlung

Dotierung

e 1-7

Die Vorzeichen ergeben sich durch die Verwen­dung von Zählpfeilen. Positive Vorzeichen bedeu­ten übereinstimmung der tatsächlichen Spannungs­bzw_ Stromrichtung mit der Zählpfeilrichtung.

L'.1-8

Stationär heißt gleichbleibend_ Bei eigenerwärm­ten Heißleitern gibt es flüchtige V-I-Werte, die im Augenblick einer Schalthandlung auftreten, dann jedoch "weglaufen" und übergehen in die gleich­bleibende, d. h. stationäre V-I-Werte. Die Verbin­dungslinie vieler stationärer V-I-Wertepaare ergibt die stationäre V-I-Kennlinie. Zur Erläuterung könn­ten an diese Kennlinie die zugehörigen Betriebs­Temperaturwerte angetragen werden.

Eigenerwärmte Heißleiter haben einen negativ differentiellen Widerstand. Selbstzerstörung.

L'.1-10

Sperrschichten haben eine Kapazität_ Je größer die Sperrspannung, desto breiter die Verarmungszone (0= Dielektrikum), je geringer die Kapazität. Die Auf- und Entladung von Kapazitäten erfordert Zeit, die sich als Schaltzeiten bemerkbar machen.

Lösungen der übungen

62-1

a) UFnimmt ab, wenn/F = konst.

b) IF steigt, wenn UF = konst.

... 2-2

1. 50

mA

I '0

30

20

10

~ --~ ~ ~ '-...... 1 l):1 -........... ~ 11 '" o

o 2 V 3 U-

2. UD = 0,75 V

UR= 1,75V

I = 17,5 mA

3. UD = 0,8 V

UR = 2,2 V

I = 22 mA

Differentieller Widerstand

~U 0,8V-0,75V rF = AI = 22 mA _ 17,5 mA = 11 51

4. UBat = UD + I R

... 2-3

2,5 V= 0,75 V + 17,5 mA·100 51 3,0 V = 0,8 V + 22 mA· 100 51

~UA 1. Dioden sperrenA = -U = 1

~ E

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

R + Ri 3

Bei ~UE = 14VI - 12.5VI = 1.5 V

wird ~UA = A '~UE = 0,5 V

3. 3 V

UA 2

-2

- 3

309

6 2-4

5152 H1 H2

o 0 o

dunkel dunkel dunkel hell

o ,: Schalter geöffnet 1 ,: Schalter geschlossen

1 0 hell dunkel hell hell

Zwei U-I·Messungen bei in Durchlaßrichtung ge· polter Diode, z. B. bei IF1 = IN (Nennstrom) und IF2 = 0,5 IN. Differenzbildung bei den gemessenen Strömen und Spannungen

UF1 - UF2 ~U

r F =/F1- / F2 ~I

6 2-6

Diode sperrt: R = R 1 = 1 k 51

Diode leitet:

2

- 2 - I R, - I =lk52

62-7

~

V

-2

R, /IR, = O,5k52

I V 2 U-

UA 2 u.

u._

~

310

62-8

Graphische Lösung

R. = UL = 1,5 V = 30 n I IK SOmA

Rges = 30 n + 20 n = 50 n

50 mA

1 30

10 o I--+---,........::::.,..~

o V 2 u-

1= 17 mA

Rechnerische Lösung

t:.U 1 V-0,5 V rF = t:.I = 50 mA _ 0 = 10 n

UL - Us IF= =16,7mA

Ri+ 20n +rF

Die Diode wird in Durchlaßrichtung mit Konstant­strom gespeist und der Temperatur ausgesetzt. Die Durchlaßspannung vermindert sich um '" 2 mV (c.

e 3-1

Di e Ausgangsspannung eines Spannungsteilers ist

R2 U - UE ---==----A - R1 + R2

Jede Eingangsspannungsänderung führt zu einer Ausgangsspannungsänderung

R2 t:.UA = t:.UE R1 + R2

Es ist also die relative Ausgangsspannungsände­rung gleich der relativen Eingangsspannungs­

änderung

t:.UA t:.UE

UA -UE Ei n Spannungstei ler - gleichgültig wie nieder­ohmig - hat bezogen auf eine Eingangsspannungs­änderung keine Stabilisierungswirkung.

Lösungen der Übungen

e3-2

Grundsätzlich kann jede Kennlinie in den I. Qua­dranten verlegt werden. Dazu muß man die Zähl­pfeile so festsetzen, daß sich für die tatsächlichen Spannungen und Ströme positive Zahlenwerte - also gleiche Richtungen - ergeben.

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

"'3-3

1.

2.

-10

~+---+--II---N4--+-'>",Po.l - 15

-20

-2~-Iz L-~-L~~-LL-~-L~_30

3. Bei einer idealisierten Knick-Kennlinie wäre bei Vergrößerung des Vorwiderstandes ein höherer Glättungsfaktor erreichbar (Schnitt­

punkte liegen enger beisammen, also kleineres

t:.UZ)·

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

Der rechnerisch bestimmbare Glättungsfaktor kann durch Vergrößerung von RV nur erhöht werden, wenn auch der Betrag der unstabili­sierten Eingangsspannung UE größer gewählt werden kann.

6 3-4

Z-Diode über einen Vorwiderstand (1 kn) an Gleichspannung legen (Kathode an Plus). Gleich­spannung von Null erhöhen und Uz messen. Bei Erreichen der Zenerspannung muß die Ausgangs­spannung konstant bleiben, während die Eingangs­spannung erhöht wird.

Lösungen der Übungen

1'>3-5

-' "-

8 =/ ", ,/ '" v ' " Uz ~

o -1-

1'> 3-6

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

IZmin = 0,1 IZ max = 4 mA

I Z = 10 mA für kleinste Eingangsspannung 9 V ge­wählt

UE - Uz 9 V - 6 2 V RV= IZ = 10";A 280n

Kontrolle für UE = 15 V

UE - Uz 15 V - 6,2 V IZ = RV 280 n = 31,5 mA,

also zul ässig, da I Z < I Z max

1'>3-7

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

b)

3-8

15lt V " " u 10

5

o I

a)

Spannung an Lastwiderstand

b)

U = IR = 12 mA . 500 n = 6 V

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

+

10,7v

4-".3 V

b) Z 4.7 bewirkt Begrenzung der Spannung am Lastwiderstand, da 6 V > UZ-

... 3-9

a) Quellenspannung der Spannungsquelle

Uq = I(R a + Rj}, Leistungsanpassung

Uq = 12 mA (500 n + 500 n) = 12 V

311

Die resultierende U-I-Kennlinie der Parallel­schaltung aus Ra und Z-Diode erhält man durch Addition der Teilströme für einzelne Spannungs­werte. Die Widerstandsgerade des Innenwider­standes verläuft zwischen den Punkten

Leerlauf: Uq =12V,I=0

Kurzschluß: U = 0, 12V

Ik = 500 n = 24 mA

Ergebnis IRi"'15mA

- 12 V -10 -8 -6 -2 0 0

~ I1 I V KennlInie V

I I ~ R.,soon W,de".stand.$!J~'o - . \

/ de R, ::50on ~ 4- I",_ konst

I ------... 1'---. 1 I K.nn'tn lf~ dt! f' Kennl1m, der--Z - D,ode - Porallel$cltoltung_

I RiliZi I I-I,

b) Ersatzquelle für Spannungsteiler

Uq = UL = 6 V

RiRa Ri' = ---= 250 n

Ri + Ra

ErgebnisIZ '" 6 mA

-8 V -6 -4 -Ur

"" fT I -2

.,..... q- Zilnerstrom

o

1./-=6mA

'" - 10

R:' lson

'" I I

Strom kontrolle :

4,7 V ""--= 9mA

0,5 kn

IRi = IZ + IRa

15 mA = 6 mA + 9 mA

1'> 3-10

"" - Ir

a) G=Rv+rZ =1510n=151 r z 10 n

-20

mA

-30

C.UE ± 1 V b) C.UA = -- = - - = + 6 6 mV G 151 ~,

- 10

-20

mA

-30

312

6 4-1

uGS = Up (1 - V~~SS); Werte aus Bild 4-4

( ~,5mA) UGS = - 6 V 1 - -- = - 2 1 V 18 mA '

6 4-2

IUGSI 3V JD = 7i:S= 270n = 11,1 mA

UA = UBat - UDSmin - URS

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

UA R =­

a JD 11V

11,1 mA '" 1 kn

64-3

UGS = Up (1 _ -. fiD ) V IDss UGS = - 6 V (1 - -V 3 mA ) = - 3 5 V

18 mA '

lUDI 3 ,5 V RS = - - =-- = 1,2 kn

JD 3 mA

64-4

RS wird kleiner,ID nimmt zu.

Bei RS = 0 wird JD = JDSS.

a) Die Stromquelle ersetzt den an dieser Stelle üblichen Vorwiderstand RV. Die Stabilisie· rungsforderung lautet J RV = konst. Die Kon· stantstromquelle kann diese Stabilisierungs­forderung besser erfüllen als der Vorwiderstand.

b) UE = Uz + Ui mit 6 V< Ui < 20 V

UE = 12 V ... 26 V

[TI • 5-1

Im Widerstandsmodell des Verstärkers hat der Innenwiderstand veränderliche Werte, durch seine Widerstandsänderung soll im Ausgangskreis die Stromänderung erzeugt werden.

Im Signalmodell des Verstärkers hat der Innen­widerstand einen konstanten Wert. Der Signal strom wird in einer dafür angegebenen Quelle erzeugt.

Lösungen der Übungen

6 5-2

.20V .22V -/8V .20V

.o.,~ '2.,~ .,.3~ "'~ OV .2V .2V OV

0) b) c) d)

65-3

Wie Bild 5·15, jedoch mit umgepolter Diode und Vorzeichenwechsel: -Je, - UeE, - UBE

6 5-4

Je 6 mA B =- = ---= 100

JB 60 J1.A

6 5-5

5= l!.Je ",4'40 mA =160 mA l!.UBE V V

6 5-6 > Ul==l,4V

6 5-7

Widerstand R q wird praktisch kurzgeschlossen. Transistor erhält weniger Basisstrom , Kollektor· strom nimmt ab. Ausgangssignal ähnlich wie in Bild 5·20 .

Ä5-8

1.

R,

c[fH Gle ichstrom - Wechselstrom -

Ersatzschaitung

2. Leerlaufspannung

R UL = UB --q- = 3 5 V

RV + Rq ,

Innenwiderstand

RvR q Ri = R R = 8,2 k n

V + q

Basis·Gleichstrom

UL - UBE JB = ---=-­

Ri

3,5 V - 0,8 V - ---;8'""",00"27k--::n:--- = 0,33 m A

Lösungen der übungen

3. Basis-Signalstrom

Rp = RvllRqll 'BE = 1,6 kn

Ll. 5-9

• U 1 V I =Rges =5kn+1,6kn=0,152mA

• .Rp 'b = , - = 0,122 mA

'BE

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

1. Iq = mlB = 10'127 ~A = 1,27 mA

2 Rq=UBE=~=055kn I q 1,27 mA

URV UBat - UBE 17,3 V RV=7V= Iq+/B =1,4mA=12,4kn

Ll. 5-11

a) - UCE = 4 V

-URC= 8 V

- IC = 2 mA

-1-____ 15 pA

2 L-~c__---IO pA

5 10 V 15 -L.\:c-

b) S = 40 m: je 1 mA Kollektorstrom

mA V Vu = - S R c = - 80 V- 4 mA = - 320

U~ _ 0,8 V _ Ra a) ua - -----,-v - Ra + Ri

0,8Ra+0,8Ri= Ra

b) I c

0,2 Ra R -.=--=25kn",Rc

0,8 '

UBat - UCE 5 V RC =2,5kn=2mA

Ua mA =-;::- "'-SRC=-80--2,5 kn=-200

ube V

Ua _ 0,5 V ube = - - -- = - 2,5 mV

Vu -200

313

Ll. 5-13

a) UBat = URC + UCE + UE 16V=7,5V+7V+1,5V mitUE"'2UBE

URC 7,5 V RC = Ic = 5 mA = 1,5 kn

UE 1,5 V RE = Ic '" 5 mA = 0,3 kn

I q = 10 · /B = 180~A

Iv=/B+/q=198~A

R =UBE+/ERE= 2,2V =12kn q I q 0,18 mA

UBat - UBE -/ERE Rv = = 70 kn

Iv

mA b) Vu = -SRc = - 200 v -1,5 kn = - 300

Rc c) v~ '" -- = - 5

RE

.5-14

Der Kollektor-Gleichstrom erhöht sich fast nicht, da der Transistor eine Stromquell eist_

.5-15

Temperatureinflüsse und Exemplarstreuungen können zur Arbeitspunktverlagerung führen_ Da­durch wird vor allem die Aussteuerbarkeit ei ner Signalspannung beeinträchtigt_

Ll. 5-16

I c =BIB=80-0,05mA=4mA

UBat = URC + UCE + URE

20V =lc Rc +9V+/E-0,2Rc 20 V- 9 V

Rc = 1,21c = 2,3 kn (/E "'/e)

RE = 0,2 Rc = 460 n

= 5/B = 0,25 mA

UBE+/ERE 0,7V+1,8V I q = 0,25mA =10kn

UBat - UBE -/E RE I I = 58 kn

q + B

Ll. 5-17

Ua = uce = r Ra = 1 mA - 2 kn = 2 V

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

Vu ,,- 248 (unbelastet)

mA Vu =-S(RCIIRL)=-75 y -1,25kn

314

Vu = - 94 (belastet)

uce

Ube

= uce = ~ = 21 mV Ivul 94

[Gen ube

'be 11 47 kn 11 10 kn = 24, 7 jJ.A

L15-18

a) Fehlerhafter Arbeitspunkt durch zu großen Kollektor-Gleichstrom le- Herabsetzen von I c durch Vergrößern von RV des Basis-Spannungs­teilers.

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

cm

Ua = 1,3 cm- 2 c"m = 2,6 V

_ V ue = 1,3 cm - 0,1 cm = 0,13 V

ua Vu = -;:- = - 20

ue

L15-19

a) le = BIB = 4 mA

7cmax = 4 mA

uamax= 4 mA- 2 kn = 8 V

b) uamax= [cmax (RcIlR a) = 4,5 V

R R - 4,5 V - 1 13 eil a - 4 mA -, kn

Ra = 2,6 kn

Ua R1 + R2+5 kn v~max=ue=10= R2

10 R2 = R1 + R2 + 5 kn

I 9 R2 = R1 + 5 kn

ua R1 + R2 + 5 kn V~min=Ue=2= R2+ 5kn

2 R2 + 10 kn = R1 + R2 + 5 kn

11 R2 = R1 - 5 kn

I- II8R2=10kn

III R2=1,25kn

III in 11 R1 = 6,25 kn

Lösungen der übungen

L16-2

UE - UGK I = R = 1 mA

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

RGK = Rges-R = + 4 kn

JE

.I.!,I R:lkfl

5VT juc " r ~~V

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

U = IR R = 3 mA -1 kn = 3 V

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

RGK = Rges - R = - 0,4 kn

L16-4

a) Vu = 97 dB e- j45°

b) Lösung durch Berechnung Verstärkung Vu - Bandbreite ~ f = konst

konst 1 000 000 Hz Vu = 20 kHz = 20000 Hz = 50

Vu = 20 Ig 50 = 34 dB

Vu = 34 dB e- j 90°

Vu =-~=- 30 0,3 V

Vu = 100 dB bei f.:. 10 Hz

1 00 d B:, 1 00 000 1

v ~f= konst = 1 000000 Hz

~f = 1 000000 = 33 kHz 30

Lösungen der Übungen

~6-6

a) Nur Leitungsführung 3 ist eine richtige Gegen­kopplung. Bei Anschluß des RGk an den Batte­riepunkt 2 fließt durch R Gk nur ein signal­freier Gleichstrom.

b) OP = 0 V an Punkt P

c) Nur Verstärkung der negativen Halbwellen der Eingangsspannung möglich.

6-7

VA -8V VE=;;;;-= -10 =O,8V

0,8 V R x '" 1 mA = 800 n

~6-8

a) VA = 0 in bei den Fällen

b) VA = 0 beim invertierenden Verstärker

VA = - VBat bei m nichtinvertierenden Verstär­ker, da nichtinvertierender Ein­gang nicht angeschlossen (fehlen­der Basisstrom für den Eingangs­transistor T2 (vgl. Bild 6-2)

~6-9

c) c) L ______ '"

b)

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 durch· geführt.

b) R1 mit Z-Diode (vl) erzeugt stabilisierte Spannung + 15 V für 0 P.

R2 mit Z-Diode (V2) liefert stabilisierte Spannung - 15 V für 0 P.

c) Invertierender Verstärker

-10 V =--=-33 + 0,3 V

RGk =--=-33

R1

R1 = 1 kn

RGk = 33 kn = 50 kn 11100 kn

durch Verbindung der Punkte 1, 2, 3

~6-11

315

a) Spannungsgesteuerte Parallelgegenkopplung

, RGk 33 kn b) 'e "'""""Uu"" = 1 00 000 = 0,33 n

aber Eingangswiderstand des Verstärkers

'e = R1 +'e = 1 kn

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

kvu ...!...·100000 33

Ua = - IV1 RGk + u2 RGk) = ~ R1 R2

( 1 kn 1 kn. ) ua = - 5V---25 V---smwt 1 kn ' 0,5 kn

ua =-5V+5Vsinwt

~ 7-2

316

·7-3

1. Integrator:

Punkt P = virtueller NUllpunkt, <,OP "" 0 V, solange 0 P nicht übersteuert ist.

Re-Glied:

o V < <,OP < + VE, abhängig vom Ladezustand des Kondensators

2 Integrator:

Vc "" VBat (Aussteuerungsgrenze des 0 P)

Re-Glied:

Vc = VE nach 5 T

3. Integrator:

VE VA=-T~t=-VE

Re-Glied:

VA = Vc = 0,63 VE (1 T)

4. Integrator:

Vc = konst bei VE = 0

Re-Glied:

uc -7 0 innerhalb von 5 T

L> 7-4

~t = ~ = 5 ms 2f

VE 1 V ~ VA = - - ~ t = - -- . 5 ms = - 5 V

T 1 ms

3 v }

u I

0 - I -}

-3

·7-5

1., 2.

c

IOkfl

IOkfl

3. t = 5 T = 500 ms fj 1

4. VA = VE T = 10 V."5 = 2 V

Lösungen der übungen

Vi 5. ~VA = Re ~t

Impulszeit

~t., = +0,1 V·l00ms = 1 25 + 8 V ,ms

Pausenzeit

~t _-0,1 V.l00ms_ 5 p - _ 2 V - ms

• 7-6

1. U = ul u2

u = ul si n (wt + <'oll u2 sin (wt + <,02)

ul U2 u = -2- [cos (wt + <,01 - wt - <,02)

- cos (wt + <,01 + wt + <,02)J

Ul u2 ul u2 u = ...L-cos<,o - -2- cos (2 wt + <,01 + <,02)

Gleichantei I Wechselanteil

2. Der Ausdruck enthält einen Gleichspannungs· anteil, der proportional zum Kosinusdes Phasen­verschiebungswinkels <,0 = <,01 - <,02 ist. (-7 Mes· sung des Phasenverschiebungswinkels)

Der Wechselspannungsanteil hat die doppelte Frequenz wie die Eingangswechselspannungen. (-7 Schaltung zur Frequenzverdoppelung)

u1 u2 3. VA = k -2- cos<,o

VA = 0,1 V- 1 . 1 0 V ~ 1 0 V . cos <,0

VA = 5 V cos<,o

cos <,0 I 0

+ 2,5 V 0 -2,5 V - 5 V

4. cOS<,o = 2_V~ = r3 V = 0,6 kU1 u2 0,1 V- ·10 V· 10 V

<,0 = <,01 -<,02 = 53,1°

L> 7-7

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

o P 2: Differenzverstärker ohne Spannungsteiler am nichtinvertierenden Ei ngang.

a) VA = V2 f, + R3)_ Vi R3 V R4 R4

VA = 2 V2 - V1 ~ +~) R3 \ R2 R4

VA = 2 V2 - 2 V1

b) VA=2·4V-2·5V=-2V

Lösungen der Übungen

l!. 7-8

a)

b)

Ua =U2(~) (1 + RGK)_U1 RGK R2+ R3 R1 R1

o = 2 V· (~) . 6-1 V·5 R2+ R 3

12R3=5R2+5R3

R2 = 70 kn

ua = u2 (R;: R3) ~ + R;lK) -u1 R~K ua = 2,5 u2 - 5 u1

ua = 5 Vsinwt-5 VSin(wt-600)

ua = 5 VIsinwt-sin(wt-600))

Mit gegebener Umrechnungsbeziehung wird

ua = 5 V cos(wt - 30°)

U, · V ,

l!. 7-9

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

b) ua=O,l V-1u~= ua = 0,1 y--1 (5 V·sinwt)2

ua = 2,5 V sin2 wt

sin 2 wt = ! - ! cos 2 wt 2 2

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

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

l!. 7-10

R3 80 kn u =-2V---=-2V·---=-16V

p R2 + R3 100 kn '

un""u p =-1,6V

2V- un 2V - (-1,6V) IR1= R1 = 10kn =0,36mA

317

IR4 = IR1 = 0,36 mA

UR4 = IR4 R4 = 0,36 mA· 10 kn = 3,6 V

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

UR6 -5,2 V IR6 = R6 = 10 kn = -0,52 mA

IR5 = IR6 -/R4 = - 0,88 mA

URS = IR5 R5 = -0,88 mA·2 kn = -1 ,76 V

UA = URS + UR6 = -1,76 V -5,2 V = -6,96V

6. 7-11

R2 a) UA = -UE R1

UE - UA IE = IR3 =

R3

1 + R2

IE = UE ~ R3

UE RE = IE

R3 1 kn RE = ~ =1+1ö = 90,9 n

1 +-R1

b) Gegenkopplungen innerhalb einer Stufe: o P 1: Spannungsgesteuerte Reihengegenkopp­

lung, o P 2: Spannungsgesteuerte Parallelgegenkopp­

lung,

Gegenkopplung über 2 Stufen mit R3: Spannungsgesteuerte Parallelgegenkopplung

) VA = - 0 5 V· 4 7 kn = - 5 V c '4,7 kn

6. 7-12

T = 1 ms (Integrierzeit)

VE 2 V A VA = T At = - 1 ms· 5 ms

A VA = - 10 V (Aussteuerungsgrenze)

f 5 V UE=2V

U

0 2 6 8ms 10

1 ---5

-10 uA

318

- + 0 V 4 kn - + 4 V VIH - 1 . 4 kn + 6 kn -

4kn VI L = - 10 V· 4 kn + 6 kn = - 4 V

1:> V = 8 V

Formel zur Berechnung der Schalthysterese

a) 1:> V = VIH - VIL

VBat

b)2V=20V ;M mitR111R2 = 10kn

1 + 10 kn (Annahme)

RM = 90 kn

Ansatz für obere Schaltschwelie

R2 15 V = R R 20 V R+~

2 R1 +RM

R1 R M I 0,25 R2 = 0,75 R- R 1+ M

Ansatz für untere Schaltschwelie

R2 R M

R2+RM 13 V = R R 20 V R+~

1 R2+ RM

R2 R M U 0,65 R1 = 0,35 R-R

2+ M

I in 11

0,65 R1

3R1RM2

R1+ R M = 0,35 3 R R

1 M + R R1+ RM M

R1 = 13,84 kn

Lösungen der übungen

Parallelschaltung R 111 R 2

1 1 1 --- +-10 kn 13,84 kn R2

R2= 36 kn

68-3

[O(on) = 14 A

BVOS = 80 V Po = 20 V . 4 A = 40 V' 2 A = 1 0 V' 8 A = 80 W

tEin 3 a) VMot '" VBat . = 24 V 3 + 5 = 9 V

tEin + tAus

b) Bei Vernachlässigung des Ankerwiderstandes ist die ankerinduzierte, drehzahlproportionale Ge­genspannung Vq gleich der Motorspannung VMot. Die Drehzahleinsteilung kann also über die Motorspannung erfolgen.

c)

VMot 3000 . -1 9 V 1125.-1 n = nN -- = mln -- = mln VN 24 V

V2 180'

UV

t--

Steuergenerator : f=konst

tein einstellbar t...,. Verluste : Umschalt-und Durchlaß­--- verluste des Transistors,

Durchlaßverluste der Diode

Strom: 1"0, S I B01

ideal (Verluste =0)

1"01 . U" .. = 1801 . UBo'

Lösungen der übungen

Bei ei nem ei nstellbaren Tastverhältnis tEin: tAus läßt sich die Motordrehzahl stufenlos einstellen. Die Batterie liefert nur noch während der Zeit tEin Strom. Die Motorinduktivität wird als Energi espeicher verwendet, der während der Einschaltzeit geladen und in der Impulspause über eine Freilaufdiode entladen wird. Der Betriebsstrom des Motors ist bei ausreichend hoher Schaltfrequenz bedingt durch die Motor­Zeitkonstante TMot = L MotiR A praktisch ein Gleichstrom mit geringer Restwelligkeit. Die Freilaufdiode ermögl icht so einen kontinuier­lich fließenden Motorstrom und verhindert das Auftreten hoher Abschaltspannungen infolge Selbstinduktion.

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

L'I. 8-5

Bei Vernachlässigung der Restspannung des leiten­den Transistors ist

R = 5 V -1,6 V = 170. n C 20.mA

Bei Vernachlässigung des inneren Spannungsab· falls am CMOS-Schalter ist

R _10.V-0.,7V ~14kn B - 20. mA

30.

a) Transistor ist gesperrt, da VQ = 20. V und somit VBE = 0. V

20.kn b) VIH = 20. kn + 20. knll10.0. kn 20. V = 10.,9 V

20. knll10.0. kn c) VIL = 20. kn + 20. kn 11 10.0. kn 20. V = 9,1 V

d) Je kleiner R3, desto größer die Schalthysterese.

~ VI = + 3,5 V -1,5 V = 2 V (Schalthysterese)

Umrechnung der Schalthysterese vom Eingang auf die Werte am invertierenden Eingang des Opera­tionsverstärkers

3,5 V - Vs R3 + R4 _ 2 + <PN - Vs R 4 - .,

3,5 V - Vs = 2 <PN - 2 Vs

I 3,5 V + Vs = 2 <PN

1,5V-VS_R3+ R42 - <PN - Vs -~ -.,

1,5 V - Vs = - 2 <PN - 2 Vs

11 1,5 V + Vs = - 2 <PN

1-11 2 V = 4 <PN

<PN = 0.,5 V,

d. h. bei VIH = + 3,5 V -><PN = + 0.,5 V

VIL = + 1,5 V -> <PN = - 0.,5 V

a) R1 +R2 ± 10. V 20.

R2 = ±0.,5V = R1 = 19 R2

R1 = 19 kn

R2 = 1 kn

b) 3,5 V + Vs = 2 <PN mit <PN = + 0.,5 V

Vs = - 2,5 V

1,5 V + Vs = - 2 <PN mit <PN = - 0.,5 V

Vs =- 2,5 V

L'I. 8-8

Analogschalter SW - 0.1

/OOkJl Uc

2kn

8 SW- O/ 6 2kn L~;k-l 0.1 IJF eingänge 9 11

/6 /5 0,01 IJF

5

a) Beim Abschalten des Kollektorstroms

R L

t d i u,M=L ' Cit

ic-O

OV

319

320

b) 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Richtig; Freilaufdiode für VBat in Sperr­richtung und für uind. in Durchlaßrichtung.

Falsch; Kurzschluß des Verbrauchers beim Einschalten des Transistors.

Falsch; Diode ohne Wirkung, da immer gesperrt.

Richtig; Z-Diode wird bei uind> 12 V leitend und begrenzt die Induktionsspan­nung.

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

Richtig; Z·Diode wird durch uind > 12,7 V leitend und öffnet kurzzeitig den Transistor (langsamerer Kollektorstromrückgang).

Falsch; Z·Diode in Durchlaßrichtung hält den Transistor im leitenden Zustand.

Richtig bei entsprechender Dimensionie­rung von Rund C (klass. Funkenlöschglied).

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

1 RGk + R1 11 ~ k = 4 = --R;:-l --'--

L>9-2

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

f = 1 = 9,52 kHz 2 'Ir.JLc 2 'Ir .../2,8 mH . 0,1 JJF

b) Einstellbare Schwingkreiskapazität

f __ 1_

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

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

&9-3

!da !1e R-jXc

1 + -::--,--,-,:-:--,--R· (-jXcJ

R +(-j XcJ

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

1 fO=2'1rRC

Lösungen der übungen

(R - Xc) 3+j --­

Xc R

1 fO = 1,59 kHz

2 'Ir ·1 0·1 03 n ·10·1 0- 9 F

Va _ _ 1 3. Ve - 3 + j 0 - "3

L>9-4

IIU = RG~~ R1 ~ 3

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

R1= 10 kn

a) Bei Erfüllung der Phasenbedingung '" = 0°.

Dazu muß die Phasenschieberschaltung mit ei nem invertierenden Verstärker ('" = - 180°) geschlossen werden. Es stellt si ch eine solche Frequenz ein, bei der jedes RC-Glied 60° Phasenverschi ebung verursacht ('" = 3 . 60° = + 180°).

Bei Erfüllung der Amplitudenbedingung IIS-II·k~1. Da die Signalabschwächung in jedem RC-Glied

Va - = cos 60° = 0 5 Ve '

beträgt, ist der Rückkopplungsfaktor

k = 0,5 3 = 0,125

und damit der erforderliche Verstärkungsfaktor

1 RGk 11=-=8=--

k R1

Lösungen der Übungen

b) Kurvenform Sinus

Xc 1 c) tan 60° = - = --

R wCR

f = 1 2 1f R C tan 60°

f = 1 6,28 . 1 5 . 103 n· 22·10- 9 F

f = 482 Hz

6 9-5

Aufladung I t1)

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

t1 = - T In _ = - T In -::-::.,..---,,---c..,. VA - Vs 5 V- 2 V

t1 = 0,4 T

Entladung _ ~

U.s = Vs e T

vi, 2 V t2 = - T In -;-;T = - T In --

Vs 3 V

t2 = 0,4 T

Frequenz

f = _1_ = _1_ = 125 Hz (geg.) t1 + t2 0,8 T

Kapazität

C = .!.. = 01 "F R , ... . 1

mit T = 0,8 f

R

69-6

t3 = In2 (R1 +R2) C

t3 = 1,32 ms (Einzeit)

t2 = In 2 R2C

t2 = 0,277 ms

~ = 1,3 ms = 47 t p 0,277 ms '

T = t2 + t3 = 1,6 ms

f = 625 Hz

321

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

b) Amplitude der Ausgangsspannung des Integra· tors

R1 4 VI = VA --- = - VA

R1 + RM 5

VI=8V mit VA=10V

Neue Amplitude

Rj 2 Vi = VA -=-r---=- = - VA

R1 + RM 3

vi = 6,7 Vmit VA=10V

Frequenz

R1 16 T = 4 RC = - T

R1 + RM 5

f = 125 Hz mit T = 2,5 ms

Neue Frequenz

R'1 8 T' = 4 RC , =-T

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

6 9-8

a) t1 = t2 = In 2 R C

t1 =t2 = In2·100kn·10nF =0,693ms

f = ~ = 721 Hz 2t

322

Faktor In 2 gilt nicht mehr, wenn USt *- UBat

Uc = Uc (1 - e-~) _L

= -e r

b)uc =10V

Uc = 22 V

= - r In 0,545

= 0,606 ·100 k,n· 10 nF = 0,606 ms

f = 2. = 825 Hz 2t

c) U c = 10 V

Uc = 18 V

=-rln 0,444

t = 0,811'100 k,n· 10 nF = 0,811 ms

f = J.... = 617 Hz 2t

9-9

a) Bei Erhöhung von fRef entsteht ei ne "weglau' fende Phasenverschiebung". Am Ausgang des Ph~sendetektors verschieben sich die Impulse aus der Abgleichlage 1 : 1, es entsteht vorüber­gehend ein Mittelwert UPD < + 2 V. Dadurch wird die Ausgangsspannung des Integrators stärker negativ und die Steuerspannung UVCO positiver. Der VCO wird auf höhere Frequenz geregelt bis der Gleichgewichtszustand in der Regelung erreicht ist.

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

cl Bei Erhöhung der Kapazität C benötigt der VCO zur Erzeugung der gleichen Frequenz einen größeren Ladestrom, d. h. UVCO muß steigen; oder: Die durch eine Kapazitätsvergrößerung verursachte Frequenzabnahme muß durch Er­höhung der Spannung UVCO rückgängig gemacht werden.

d) Oszillatorfrequenz rastet nicht mehr ein, da die Fehlerspannung UPD (Mittelwert der Ausgangs­spannung des Phasendetektors) die Oszillator­frequenz in die falsche Richtung verändert.

Lösungen der übungen

al Mitkopplung über die R C-Glieder Gegenkopplung über NTC/R1

Bei Anschwingung muß die Mitkopplung überwiegen (erforderlicher Verstärkungsüber­schuß für Amplitudenzunahme). Bei stationä­rer Schwingung (konstante Amplitude) besteht Gleichgewicht beider Rückkopplungswirkungen_

b) Für den Wienglied-Oszillator gilt:

k = ~, also Vu ;;. 3

RNTC + R1 RNTC = 2 R1 für Vu = = 3

R1 RNTC = 9,4 k,n

Nach anfänglicher übersteuerung wegen RNTC > 9,4 k,n sinkt RNTC infolge Erwär­mung.

1 1 cl f = 21rRC= 21r27'103 ,n'33'1O-9F= 179Hz

L'> 9-11

a)

b) Multi vibrator

Sperrzeit t1

t1 = In 2 . 39 '10- 9 F· 68 '103 ,n

t1 = 1,83 ms (+ 9 V am Ausgang)

Sperrzeit t2

t2 = In 2· 15 '10- 9 F· 56 '103 ,n

t2 = 0,58 ms (0 V am Ausgang)

Rechteckgenerator mit 0 P

Bei Batteriespannung ± 5 Vergibt sich Ausgangs­spannung ± 4,5 V ('= 0 ... 9 V)

Zuordnungen

UA = +4,5 V <-4 t1 = 1,83ms-R3

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

Lösungen der übungen

Zeitglieder

UA-US t=-Tln mit

UA + Us

Us = ± 3 V

C = 0,1 ,..F

t = _ R C In (+ 4,5 V) - (+ 3 V) 1 3 (+4,5V)+(+3V)

1,83 ms = 1,61 R3C

R3 = 11,4 kn

(-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 iderstände

R1 Us = UA R1 + RM

R1 Us ± 3 V -;:---:--:~ = - = --- = 0 67 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} Tl = R1 C

b) UA = + UBat} T2 = R2 C

t1 Tl R11t c) 12 = T2 = R21t

positiver Spannungsanstieg am

Integratorausgang

negativer Spannungsanstieg am

Integratorausgang

R, VI

C V2

0)

b)

610-1

U2 Udi = 1""11 = 90,1 V (M2) ,

U2 Udi = 0855 = 117 V (M3) ,

U2 Udi = 0555 = 180,2 V (B2) ,

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

Meßbar mit Drehspul-Meßgerät

6 10-2

ohne LOdekondensator

~ -rlOovtV ~ V

mit Lodekondensotor

o I---""'----!-=

· UR V

.-200

610-3

a) 250 V= 311 V·sinwt

wt = 53,50

<l<d = 36,50

td = 2 ms (Durchlaßzeit)

tsp = 8 ms (Sperrzeit)

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

T = 36,6 ms

c =..?:. = 366,..F R

323

b) Die Durchlaßzeit wird kleiner und die Strom­amplitude größer.

c) Wechselstrom-Brückenschaltung

U2 = 110 V

uR<1311VI

erforderlich, siehe Bild 10-5

324

Mi ttel pu n k tschaltu ng

U2 = 220 V erforderlich, siehe Bild 10-3

uR < 12·311 VI

6 10-4

Unverkettete Spannung = Spulenspannung U2

380 V U2 = --= 220 V

.J3 U2

Udi = 0,427 = 515 V

6 10-5

Udi = 515 V siehe 10-4

/d =515V=515A 10 n '

/2eff = 0,82' /d = 42,2 A

·10-6

1 . U2 = 380 V = 220 V

-./3 Udi = 220V = 257 V

0,855

= 257 V = 25 7 A 10n '

/2eff= 0,58 ' /d = 14,9 A

2.

t ll:5.7A +K;7,1A I I,., 1)

o IT

8,6A o 17

t lI[5'7A t ~7,IA 11.1 I v

o 11

8,6A o 17

+ UI5.7At bA7.IA 11•3 1'.3

o 11

8,6A o 17

3· l]eff=0,47·1 · 25,7A

I] eff = 12,1 A

Lösungen der Übungen

1L/= 20,9A

I L1= 20,9 A

o 1L3 +II,rI',2=0

10 =11.2-1',3

1L3= 20. 9 A

o

5. /Ll = /l2 = /L3 = .J3 .1] /L = 20,9 A

610-7

Effektivwert der Mischspannung

1500

11 - 8,6A

25,7A

17

11

UkMS ' 211" = 3 S /;2 sin wt dwt

300

511" 511"

2 (u2 6 u2 . 6) U RMS '211"= 3 T[wtJ 11" -T[sm2wtJ 11" ,

6' 6'

UkMS . 21T = 3 (~2 . ~ 11" _ ~2 . 1,73)

URMS = 0,84 U

Arithmetischer Mittelwert der Mischspannung

U A

UAV = = 0,827 u .J2. 0,855

Lösungen der übungen

Effektivwert der Brummspannung

Urms = -VU~MS - U~i Urms = V(0,84 6)2 - (0,8276)2

Urms = 0,1476

Welligkeit

Urms 0,1476 w = UAV = 0,827 U = 0,18

t::, 10-8

P

IAV

UAV

_ u2 _ (200 V)2 - 2R - 2· 100 n = 200 W

i = -rr U - -rr

= 1,41 ·2 A = 0,9 A (Drehspul) rr

= 1,41 · 200 V = 90 V (Drehspul) rr

u 2828 V . URMS= 2" = -2-'- = 141,4 Veff (Drehelsen)

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

t::, 10-9

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

b) u=u · sinwt

136,4 V = 141,4 V·sinwt

wt= 74,7°

0< = 15,3°

td = 0,849 ms (Durchlaßzeit)

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

t

u =ue T

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

'T u'

t::, 10-10

_ tsp _ 19,151 ms 532ms T - 0,36 - 0,036

C = !... = 532 ms = 2660 j.!F R 200 n

20 V 21 2·75 n

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

t ~f-\-/\;,= 267mA i~=170mA

o 1T

c) tm'70mA '2

170mA i, =i2 bei ü=1

t::, 10-11

u /_ t~ U y

---16 U2

t::, 11 -1

I * !UYI

Durch/aß Zeit tr

N W U ,- U 1 U, -u,

Sperrze it

t r

Durchlaßverlustleistung 2

325

PT = UT (TO) IT A V + ITRMS rT PT = 1,1 V · 14A + (1,57.14A)2. 15 . 1O-3 n

= 22,6 W

Gehäusebodentemperatur bei RthCA = 2 ~ W

ßC = ßA + PT RthCA

ßC = 45° C + 22 6 W· 2 ~ = 902°C , W '

Sperrschichttemperatur bei RthCA = 2 ~

"j = "C + PT RthjC

ßj = 90,2 °c + 22,6 W ·1,55 ~ = 125°C

326

Gehäusebodentemperatur bei RthCA = 2,5 ~

"e = 45 oe + 22,6 W· 2,5 w= 101,5 °c

Sperrschichttemperatur

"1 = "c + PT Rth1C

"1 = 101,5 0C+22,6W.1,55 W "1 = 136,5 °c (überschreitung der erlaubten

Sperrschichttemperatur von 125 oe)

611-2

USoll = 5,5 V,; Ueff(a) = 120 V bei 220 V Netz· spannung

V1T-a + 0,5 sin2a Ueff(a) = Ueff(O) ---1T-'----

120V= 220V -V1T-a+~,5sin2a

a = 109°

611-3

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

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

( Ueff(t))2 1132 v'f tEin = Ts Ueff(T) = 1 s \220 V} = 360 ms

tEin für Ueff(t) = 132 V bei Ueff(T) = 200 V

(132 v\2 tEin = 1 s 200 V] = 435,6 ms

Die Regelschaltung müßte die Einschaltzeit auf 435,6 ms erhöhen, stufig sind jedoch nur 420 ms oder 440 ms erreichbar. über einen größeren Zeit· raum gemittelt wird der Regler trotzdem den Effektivwert der Verbraucherspannung auf 132 V konstant halten.

611-4

[j Udi(a) = 21T (cosa-cosß)

311 V Udi(a) = 2-;- (cos30° -cos2200) = 80,8 V

6 11-5

Im Störungsfall kann der Thyristor auch durch überschreiten der Nullkippspannung U(BO)Null oder der kritischen Spannungssteilheit (dujdt)krit in Vorwärtsrichtung eingeschaltet werden.

Lösungen der übungen

611-6

a) Bei leitendem Hauptthyristor und gesperrtem Abschaltthyristor lädt sich der löschkonden­sator C auf die Batteriespannung UBat auf.

Zum löschen des Hauptthyristors wird der Abschaltthyristor gezündet. Dadurch wird die linke Plattenseite des löschkondensators auf Potential "" 0 V gelegt. Da der Kondensator im Schaltaugenblick geladen bleibt, springt das Potential der rechten Plattenseite auf - UBat. Die Anoden-Kathodenspannung des Haupt­thyristors wird dadurch negativ und sein Strom abgeschaltet.

b) Der Kondensator C wird über den lastwider­stand Rl und den gezündeten Hilfsthyristor umgeladen. Dadurch wird das Anodenpoten­tial des Hauptthyristors wieder positiv. Es muß mindestens die Schonzeit tc "" 1,5 tq (Frei­werdezeit) vergehen, bis der Hauptthyristor die neue Vorwärtsspannung sperren kann. Der Kon­densator muß also eine ausreichende Kapazität besitzen, um die Umladezeit zu verlängern.

c) Der Vorwi!lerstand R des Abschaltthyristors muß ausreichend hochohmig sein, damit der Haltestromwert des Hilfsthyristors unterschrit­ten wird.

611-7

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

u = u·sinamin ~ Uq

der Fall.

6 11-8

i~ I 0 0 [L wt--

t u

c wt--

(j) Löschen durch Haitestram-Untt!rschreitung

o Zünden durch Steuerimpuls

Lösungen der übungen

611·9

a)

Uq

~tl 1\ 190V

~ 1 2 171' I 0 a::60· 71' wt-

Jd~ 310V

"'----120V

I I 0 a=60· 71' 271'

."r -.,'"' /I

.,'SJ b) O<max = 1800 -arcSin.~;~ ~ = 1570

Durchlaßbereich 60· < wt < 1570

ud = 310 V'sil1wt

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 (=lR=5A)

Sperrbereiche O· < wt < 60· 1570 < wt < 3600

Ud = 0

uTh = usinwt-Uq

uTh = 148 V für wt = 60·

uTh = - 430 V für wt = 2700

157·

c) UR'21r= S (310Vsinwt-120V)dwt

60·

157· 157· = 310 V [-coswt) ~Qo -120V[wt) 60.

UR' 21r = 310 V [(+ 0,92) - (- 0,5))

-120 V r157° 21T _ 60·21TJ L 360· 3600

UR = 37,7 V

d) . 120 V 0 O<min = arcs," 310 V = 22,8

O<max = 1T - 22,8· = 157,2·

327

611·10

Udi(o<) = Udi(O) 1 + COSO<

2

0< 0 30· 60· 900 1200 150· 180·

Udi(O<) 0 0,933 0,75 0,5 0,25 0,067

Udi(O)

Udila ) 0,8

Udil.) /16

V&:-- Udila ) . , Oa r 2r

0,1.

0,2

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

Die dargestellte Steuerfunktion gilt auch für die Zwei weg-G leich richtung.

Einweg-Gleichrichtung

U Udi(O) =; Zweiweg-Gleichrichtung

2u Udi (0) = 1r

11·11

U2AV a) 0< = UBat

U2AV = 0< UBat = 0,85 ·100 V = 85 V

12 =U2AV _85V=17A R 50n '

b) U11] = U2AV I 2

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

Tatsächlich arbeitet der Gleichstromsteller je­doch nicht verlustlos.

0

328

~ 6. 12-1

a) PCE = (UE-VA)IA PCE= (10V-5,4V)·1,8A=8,3W

VE-VZ 10V-{5,4V+0,7V) b) R = = = 130 n v Iz+/B 12mA+18mA

612-2

';'1 6 V

0.5

0..25 .2

0 10

6. 12-3

Rl + R 2 a) VA = VRef --­

R1

UA=f(RA )

.20 52 30

RA -

R - VA R 1 R - 14,5V·1 kn 1 kn 2- VRef - 1 - 2,75V

b)

R2 = 4,3 kn (R 1 = 1 kn gewählt)

20V

IAmox=2A UR., =2,75 V

Der Stromftihleranschluß I F ist beim 5-Pin­Spannungsregler nicht mehr herausgeführt. Pin VA übernimmt diese Funktion mit.

c) RI = 0,~5 AV = 0,225 n (einstellbar)

d) Schutzdiode

6. 12-4

Bei sonst konstanten Einflußgrößen bewirkt eine Induktivitätsverminderung eine Vergrößerung der Stromänderungen. L muß mindestens so groß sein, daß keine Stromlücken entstehen.

Lösungen der übungen

6. 12-5

Die "Dropout-Spannung" ist der minimale RegIer­Spannungsabfall bei Nennstrom. Der kleinste Momentanwert der unstabilisierten Eingangsspan­nung VE muß mindestens um diesen Spannungs­abfall größer sein als die gewünschte Ausgangs­spannung.

6. 12-6

Bei zu kleinem Ladekondensator steigt die Brumm­spannung der Gleichrichterschaltung, welche vom Regler gekappt werden muß. Dies hat eine Erhöhung der Verlustleistung am Längstransistor zur Folge. Es ist günstiger, die Ausgangsspannung des Gleich­richters besser zu glätten und dafür im Betrag zu vermindern.

6. 12-7

IC 1 A a) IB=fj=8ü=12,5mA

VZ=VA+VBE=7,5V+0,7V=8,2V

VE-VZ 12V-{7,5V+0,7V) I V = ---;:,----

RV 150 n

IV = 25,3 mA

IZ = IV-/B = 12,8 mA

b) Stärkster Belastungsfall für die Z-Diode: Leer­lauf IA = 0

IZ =/V = 25,3 mA

Pz = VZ/Z = 8,2 V . 25,3 mA

Pz = 207 mW -+ 1 W 4

12-8

1 kn + 3 kn a) VA = VRef 1 kn = 2,75 V·4 = 11 V

VAn 0,7 V b) I =--= --= 07 A

RI 1 n ' c) Stärkste Belastung im Kurzschlußfall

PCE = {VE -VA)!c mit VA = 0

PCE=15V-0,7A=10,5W IA=0.7A

Lösungen der Übungen

613-1

AITQ

Q=Ä Q=A ~ 8

Q=A~ 8 A-@-Q

a) Q=Ä vB Gl A~=1

A~ 8D~Q

Q=Av8

8 ~1 b)

~----~

~ 1 Q=Q

c)

a=A v8}__ ~ ~B-0-Q=Q

t = O,7·R t Ct

t = 0,7 ·40 kn . 1000 IlF = 28 s

Rr Cr

1...:s'----- ---..J

613-3

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

b) Jeder Setzimpuls löst eine neue Verweilzeit aus.

329

613-4

ISV_ .SV

~~::-:1t~~~------~-o-n--/.~-ro-t~

1----i ISOJl grün

613-5

a) Takt

J

Q

_ SV-lV // R. --=IS0Jl I 7~/6

lOmA 6"

=====0 t-

L~ 1-

al

__ ='-___ 0

t-

0 t-

b)

Takl n n 0 0 1- t-

J

K

Q o ______ 0

1-cl dl

b) Master FF kann während 1 Taktphase nur ein­mal schalten, da einer der beiden Eingangs·UND­Glieder durch die Rückkopplung blockiert ist.

330

I'; 13-6

7890-12

1 lUlllJl.illl.; EN I

o

GD Il ~~~ _________ ~ __ -==O

ü ====Ln....Jb......_O

I'; 13-7

Bei der Zählerauswertung mit NOR-Glied müssen diejenigen Zählerausgänge abgefragt werden, die bei der gewünschten Zahl ein O-Signal führen_

T S

I'; 13-8

CT=9

Dezimal ­zähler

Q = GOvÖcv(lBvQA für 6 =0110

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

b) QO = Q3 = L-pegel}

Q1 = Q2 = H-Pegel

I'; 13-9

a) Q = ABVC

Q =A BI\C

Speicherausgänge führen dann invertierte Signale

& Q ~~ C &

b) Q = ABVC

Q=AVBVC

A

8

Lösungen der übungen

C--------------~ G

I'; 13-10

Bei Dauerbetätigung 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 ebenfalls nicht gestartet werden_

I'; 13-11

s

a)

s J OAs

Q IQ2sD o

b)

1';13-12

cJ1illliL: A..J

Lösungen der Übungen

A 13-13

ci C JUlJlJlJlIUlllJ: t--,

A ~o vor

Q.;::::=~~r-;;[ , --~::::~~---rt~--;~

s...J

/ Tcktperiode=/ms

A 13-14

ci, b)

T x/y /6x8-Sit

c) Duo/zäh/er Duo/kode ~ Bits in

QA=A 1- ous-16-Q8= Q,=Qo=O Kode

A 14-1

a) 1 LSB = 90° = 90° = 0 7031° 2' 128 '

b) Dezimal Dual Winkel

c) 0 0,0000000 0° 0,0000001 0,7031°

64 0,1000000 45° 127 0,1111111 89,29r

0 0

(LSB) (MSB)

A 13-15

Löschen ur

f. =7,53 kHz

7530 Imp.- Is

753 Imp.- o,/s

Q,

I r----;]!-0 5

t----iI=;:::h

/ I----r-~ 7

o sco

331

Der Dekoder xlv arbeitet als übersetzungstabelle. Es führt nur der Ausgang ein 1-Signal, der der anliegen­den Dualzahl zugeordnet ist.

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

A l4-2

332

614-3

20000 a) UEmax = - URef',OOOO = + 2,44 V

b) Unter der Voraussetzung, daß die Integrations­kapazität groß genug ist, um eine übersteuerung (Begrenzung) des Integrators zu vermeiden, kann bei der Abwärtsintegration durch max. 20000 Takte der Integrationskondensator nicht ent­laden werden, so daß der Komparator sein Logiksignal nicht liefern kann. (Anzeige der Meßbereichsüberschreitung)

c) Der Wert der Integrationskapazität geht nicht in die Meßgenauigkeit ein, da beim Dual-Slope­Verfahren nicht die Höhe der Integrationsspan­nung gemessen wird.

614-4

{max 6,28.2 10 .10.10-6 5

(max = 15,5 Hz

Lösungen der Übungen

14-5

a) Der Quantisierungsfehler des A D-Umsetzers beträgt grundsätzlich ± 1/2 LSB.

Eine zulässige Abweichung von ± 0,5 oe be­deutet

, LSB ;;;; 1 oe 2n _ FS _ 200 0 e

-1 LSB-lOc-

n. log 2 = log 200

n = 7,64 ,also n = 8 Bit unter Vernach· lässigung anderweitiger Feh­lereinflüsse.

b) Integrierender Umsetzer, da keine schnelle Tem­peraturänderung

c) 0 ... 20 mA wird über R = 0,5 kn in 0 ... 10 V umgesetzt

o V ~ 0000 0000 (Nullpunktabgleich) 5 V ~ 10000000 (Abgleichpunkt)

Sachwortverzeichnis

Abkling-Zeitkonstante der gedämpften Schwingung 145

Abschnürspannung 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 -, Addierverstärker 98 ff., 100 -, Multiplexer 133 -, Multiplizierer 113 ff. Analogschalter 131 ff. Anode -, Diode 8, 179 -, Thyristor 198 Anreicherungstyp des MDS-FET 14 Anschnittssteuerung 210 ff. Ansprechzeit, Relais 7 Ansteuerung von LEDs 126, 129 Anstiegsgesch win d igkei t sin usförmiger

Signale 93 Antiparallelschaltung von Thyristoren 207 f.,

210 f. Antivalenzgl ied 312 Anzugsverzögerung, Relais 6 Arbeitspunkt, Transistorverstärker

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

einer Mischspannung 175 Ausschaltverzögerung, Zeitglied 254 Astabiler Multivibrator 156, 163 Asynchronzähler 267 Auflösung -, AD-Umsetzer 301 f. -, DA-Umsetzer 289 f. Ausgangskennlinienfeld -, bipolarer Transistor 59 -, Feldeffekttransistor 38 Ausgangswiderstand, Verstärker - hochohmiger 84 f. - niederohmiger 83 f. Aussteuerung, Verstärker -, Begriff 60 -, Grenze 65 f. Avalanche-Effekt 27

Bandbreite 92 Bandpaß 152 Basis 49 Basis-Emitter-Spannung 55,67 Basis-Spannungsteiler 61 Basis-Vorspannung 57 f. BCD-Kode 266 f. BCD-Zähler 266 Begrenzung 20 f. Beleuchtungsstärke 11 Bipolare Transistoren 49 ff. Binäre Variable 132, 244 Binärinverter 122 ff. Binärschalter 122 ff. Bistabile Kippstufe 258 f. Bit 256,310 Brückengleichrichter -, Drehstrom 180 f. -, Wechselstrom 179, 181 Brückenschaltung (Wheatstone) 44, 103 ff. Brumm - -frequenz 185 - -spannung 184, 228 Buffer (= Pufferschaltkreis) 127 Bus 313 Byte 310

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

Dämpfung von Schwingungen 144 f. Dämpfungswiderstand 145 Dauergrenzstrom, Thyristor 204 Defektelektron

siehe Löcher D-Flipflop 261 f. Dekoder 278 Oe Morgansche Regeln 251 Derating-Kurve (Lastminderungskurve) -, Festspannungsregler 238 -, Leistungs MOS-FET 139 Dezimalzähler 266 f. Differentielle Nichtlinearität

bei AD-Umsetzern 301, 303 Differentieller Widerstand -, Transistor 56,62 -, Z-Diode 27 Differenzverstärker -, Grundschaltung 100 ff.

333

334

-, Schaltung mit Umkehraddierern 105 Diffusionsspannung 8 f., 10 Digital·Analog-Umsetzer -, Abgleich für bipolaren Betrieb 287 -, Abgleich für unipolaren Betrieb 287 -,Datenblattangaben 289 f. -, Schaltungsausführungen 282 ff. Digitale Grundschaltungen 265 ff. Diode -, Aufbau 7 f. -, Eigenschaften 8, 16 -, Grenzdaten 18 -, Kenndaten 18 Disjunktion

siehe ODER-Verknüpfung Disjunktive Normalform DNF 248f. Dividierender DA-Umsetzer 289 Donatoren 2, 8 Dotierung 7 Drain 12 Drain-Source-Spannung 13 Drainstrom 13 Drehstrom-Brückenschaltung 180 f. Dreieck-Rechteck-Generator 159 f_ Drift 67 Dual-Slope-AD- Umsetzer 259 ff. Dualzähler 265 Dunkelstrom 11 Durchbruchbereich, Z-Diode 26 ff. Durchlaßrichtung -, Diode 8, 16f. -, Thyristor 198 Durchlaßspannung -, Diode 10, 17 -, Temperaturkoeffizient 18 Durchlaßstrom des Thyristors -,Dauergrenzstrom 204 -, höchstzulässiger Effektivwert 203 Durchlaßverluste, Thyristor 203, 205 f.

Eckfrequenz siehe Grenzfrequenz

Effektivwert 175 ff., 211 f. Eigenfrequenz, Schwingkreis 144 Eigenleitung 4 Einerkomplement 272 f. Eingangskennlinien, Transistor 54 f. Eingangswiderstand, Verstärker - hochohmiger 88 f. - niederohmiger 87 f. Einraststrom, Thyristor 198 Einschaltverzögerung, Zeitglied 254 Einschwingzeit, DA-Umsetzer 289 f. Einweggleichrichter 178 Elektronen 2 Elektronenbeweglichkeit 3 Emitter 49 Emitterfolger, Verstärker 229 Emitter-Grundschaltung 58 f. Endstufe, Verstärker

Sachwortverzejchnis

siehe Gegentakt-Endstufe Ersatzschaltung, Diode 17

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

siehe Band-, Hoch-, Tiefpaß Flipflop -, D-FF 261 f. -, JK-FF 263f. -, Master-Slave-FF 264f. -, RS-FF 258ff. Formfaktor 206 Foto

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

Freilaufdiode 141 Freiwerdezeit, Thyristor 223 Frequenzgang, Verstärker -, Amplituden- und Phasengang 90 f. -, Grenzfrequenz 92 Frequenzteiler 326 Funktionsgenerator 159 Funktionstabelle 244

Gate 12 Gate-Source-Spannung 13 Gatter 251 Gegenkopplung -, Prinzip 75 -, Gegenkopplungsfaktor 76 -, Gleichstrom-Gegenkopplung

mit Emitterwiderstand 67 -, spannungsgesteuerte 82 -, stromgesteuerte 82 -, Verstärkungsfaktor des gegengekoppelten

Verstärkers 76 Gegentaktausgang, TTL 125 f. Gegentakt-Endstufe, Verstärker 94 Gehäusetemperatur 206 f. Germanium 2 Gesteuerter Gleichrichter -, ohmsche Last 216f. -, ohmsche Last mit Gegenspannung 217 f. -, ohmsch-induktive Last 218 ff. -, induktive Last mit Gegenspannung 220 ff. Gitterbindung 4 Glättungsfaktor 29 f. Gleichrichtersatz, Kennzeichnung 185 Gleichrichterschaltungen

SachwortverzeichAis

-, Brückenschaltungen B2, B6 179 ff. -, Mittelpunktschaltungen M1, M2, M3 178 f. -, übersicht 193 Gleichspannungsverstärker 74 Gleichstrom-Gegenkopplung 67 Gleichstrom-Verstärkungsfaktor 53 Gleichrichtung 174 ff. Gleichstromsteller -, abwärtstransformierend 222 f. -, aufwärtstransformierend 222 -, Löschkondensator 223 Gleichtaktunterdrückung 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 Heißleiter -, Meßheißleiter 3 f. - eigenerwärmter 4 Hochpaß 152 H-Pegel 122, 124, 127 f. Hysterese, Schmitt-Trigger 135

Ideelle Gleichspannung 182 Impedanzwandler 78 f. Impulsgenerator 169 Impulsübertrager 202 Induktionsspannung 141, 240 Induktivität, Schaltregler 240 Innenwiderstand -, Spannungsquelle 24 f. -, Spannungsregler 227 -, Stromquelle 36 f. -, Transistor 62 -, Verstärkerschaltung mit OP 82 ff. Integrator -, Integrierzeit 107 -, Schaltung 105 ff., 108 I nterface-Schaltungen 128 ff. Intrinsicleitung

siehe Eigenleitung Inverter 122 f. Invertierender Verstärker -, Schaltung 80 -, Verstärkungsfaktor 81 -, virtueller Nullpunkt 80 Isolierschicht-FET 13

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

siehe Sperrschicht

335

Kanal 12f. Karnaugh-Veitch-Symmetrie-Diagramm 249 Kaskadierung von Zählerbausteinen -, 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 Komplementäre MOS-FET 126 Komplexe Größe -,Imaginäranteil 153 -, Realanteil 153 Konjunktion

siehe UND-Verknüpfung Konstantspannungsquelle 226 Konstantstromquelle 35 f., 39 f., 40 f., Kontaktprellen 260 Koppelkondensator 57 Kühl körper -, Kühlmitteltemperatur 207 -, thermischer Widerstand 206 Kurzschlußschalter (Analogschalter) 131 KVS-Diagramm 249

Ladekondensator 183 f. Ladungsträger -, Beweglichkeit 3 f. -, Konzentration 3 f. -, -paare 4 -, thermische Paarerzeugung 4 -, solare Paarerzeugung 10 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

336

-, Hallgenerator 3 -, Gleichrichterschaltungen 178 ff. -, Spannungsstabilisierungschaltung 29 Leerlaufverstärkung des Operationsverstärkers

90 Leistungsanpassung 5 Leistungsmesser -, Anzeige in Gleichrichterschaltungen 195 Leistungs-MOS-F ET 137 ff. Leistungsverstärker 94 L-Pegel 122, 124, 127 f. Leuchtdiode LED 126, 129 Lichtquanten 10 Löcher 3 Löschen 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 Majoritätsträger 9 f., 11 Master-Slave-Flipflop 264 Meißner-Oszillator 149 ff. Minoritätsträger 9 f. Mischspannung -, arithmetischer Mittelwert 175 -, quadratischer Mittelwert 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 -, Operationsverstärker 156 -, Transistoren 162

Nachlaufsynchronisation PLL 167ff. NAND-Verknüpfung 247f. Negation 1 23 -, doppelte 251 Negative Logik 122 Negativer differentieller WiderStand 6 Nennwiderstand des NTC 4, 7 Netzgleichrichter

siehe Graetzschaltung Netzregelungsfaktor eines Spannungsreglers 227

Sachwortverzeichnis

Nichtinvertierender Verstärker 77 f. Nichtlineare Verzerrungen 93 f. Nichtlinearität des DA-Umsetzers 289 f. NTC-Widerstand

siehe Heißleiter N-Typ-Halbleiter 2 NOR-Verknüpfung 248 Nullkippspannung des Thyristors 198 Nullspannungsschalter 134, 203

ODE R- Verknüpfung 245 f., 316 Open-Kollektorausgang 125 Operationsverstärker -, Anschlüsse des "OP 741" 71 -, differentieller Ausgangswiderstand 74

, differentieller Eingangswiderstand 74 -, Gleichtaktunterdrückung 73 -, Leerlaufverstärkung 73 -, Stromversorgung 72 -, Transferkennlinie 73 Optokoppler 130 f. Oszillator

, LC-Schaltung mit OP 147 -, Meißnerschaltung 149 -, RC-Schaltungen 152 ff. -, Sch wingbedingungen 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 für PLL-Schaltung 169 Phasenschieber-Oszillator 155 Periodengruppensteuerung 214 ff. Photonen 10 PN-übergang 8 ff. Potentialschwelle bei PN-übergang 8 Programmierbarer Zähler 272 f. PROM 278 P-Typ-Halbleiter 2

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

Rampenspannung 203 Rechteckgenerator -, Schaltung mit Schmitt-Trigger 156 f.

Sachwortverzeichn is

-, Schaltung mit Timer 158 f. -, Schaltung mit Transistoren 162 -, Tastverhältnis 166 RC-Oszillator -, Schaltung mit Bandpaß 152f. -, Schaltung mit Phasenschieber 155 -, Schaltung mit Wienglied 155 Redundanzen 249 f. Referenzspannung 33, 229 Regelkreis -, bei Spannungsregler 232 -, Vergleich mit Gegenkopplung 75 Regelverstärker 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. Rückkopplung 146,149, 155, 160 Rückwärtszähler 271

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

siehe Verknüpfungsschaltungen Schaltregler 239 ff. Schaltvariablen 244 Schaltwerk

siehe Flippflops und Zähler Schaltzeiten -, Analogschalter 132 f. -, Leistungs-MOS·FET 139 Schleifenverstärkung 147 Schleusenspannung der Diode 10 Schmitt-Trigger -, Schaltung mit OP 135 f. -, Schaltung mit TTL und CMOS 137 -, übertragungskennlinie 135 f. Schwellenspannung 14 Sch weil wertschalter - Komparator 134 - Schmitt-Trigger 135 f. Schwingkreis -, Berechnungsgrundlagen 144 f. -, gedämpfte Schwingung 144 f. -, ungedämpfte Schwingung 143 Sekundär-Schaltregler 240 Selbsthaltung 257 Serienschalter (Analogschiilter) 131 Serienstabilisierung 229 f. Signalankopplung, Verstärker 56f.

Signalauskopplung, Verstärker 64 Signale

analoge 44 - binäre 45 - digitale 46 Signalpegel -, CMOS 127 -, TTL 124 Signalverarbeitung, binär 249 ff. Silizium 2 Sinusgenerator - analoger 147f., 149f., 152f. - digitaler (Prinzip) 291 Slew-rate 92 f. SOAR (Safe Operating Area) 235 SOAR-Diagramm 138 f. Source 12 Sourcewiderstand der Stromquelle 39 f. Spannungsausgang, Verstärker 82 f. Spannungs-Frequenz-Umsetzer 165 SJ)annungsgegenkopplung

337

siehe Reihengegenkopplung Spannungsgesteuerte Oszillator VCO 162 ff.,

166,168 Spannungsglättung 183 f. Spannungskomparator 134 Spannungspfeile am Transistor 50 Spannungsquelle, gesteuerte 74 Spannungsquelle, ideale 24 Spannungsregler 236 f. Spannungsstabilisierung -, Definition der Kenngrößen 226 ff. -, Grundschaltung mit Z-Diode 28 ff. -, Schaltung mit Emitterfolger 229 -, Schaltung mit Operationsverstärker 232 -, Spannungsregler (Dreipunkt) 238 f. -, Spannungsreglerbaustein 236 ff. -, Schaltreglerprinzip 239 ff. -, Strombegrenzung 234 f. Spannungssteuer-Kennlinie des Transistors 55 Spannungsverdoppler 187 Spannungsverstärkungsfaktor 61 f. Speicher -, Flipflops 258 ff., 261, 263 ff. -, Wortspeicher 278, 291 Speicherdrossel für Schaltregler 239 f. Sperrschicht 9 f. Sperrstrom, Dioden 9 Stabilisierung, Arbeitspunkt 67,72 Stabilisierungsfaktor

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

steuerung 203 -, Zündwinkel 201 Störabstand 124 Störstellenleitung 3 Stromausgang, Verstärker 82 f.

338

Strom begrenzung, Spannungsregler 234 f. Stromflußwinkel 185 Stromgegenkopplung

siehe Parallelgegenkopplung Stromglättung 187 ff. Stromlücken 220 Strompfeile am Transistor 50 Stromquelle, gesteuerte 54, 56 Stromquelle, ideale 35 Stromstabilisierung -, Prinzip 35 f. -, Schaltung mit FET 39 ff. Stromsteuer-Kennlinie, Transistor 52 Stromverstärkungsfaktor, Transistor 53 f. S",bstrat 13 f. SUbtrahierschaltung 102 Synchronzähler 267f.

Takt -, Steuerung von Flipflops und Zählern 261,

263f.,293 -, synchronisieren externer Signale 274 Tastverhältnis bei Impulsen 166 Temperatur -, Gehäuseboden 206 f. -, Kühlmittel 206 f. -, Sperrschicht, zulässige 206 f. Temperaturabhängigkeit -, Durchlaßspannung der Diode 18 -, Sperrstrom der Diode 18 Tem peratur koeffizient -, Metalle 3 -/ Halbleiter 4 -, Z-Spannung 26 f. Thyristor -, Anschlüsse und Schichtenaufbau 198 -, Durchlaßverluste 203, 205 -, Einraststromwert 198 -, Haltestromwert 199 -, Hauptkennlinien 198 -, kritische Spannungssteilheit 200 -, Nullkippspannung 198 -, tündbereiche 200 Tiefpaß 90, 109 ff., 170 Timer 157ff. Toggle 263f. Transistor -, NPN-Typ 49 ff. -, PNP-Typ 49ff. Transistorverstärker 57, 59, 62, 64, 67 Trennverstärker 105 Treppenspannung 291 Triac

, Kennlinien 208 -, Laststromsteilheit 208 -, RC-Beschaltung 209 -, Spannungssteilheit 208 f. Tri-state-Ausgang 126 TTL-Ausgänge -, Gegentakt 125

Sachwortverzeichnis

-, Open-Kollektor 125 -, Tri-state 125 TTL-Pegel 124 ff. TTL-Schalter 124 f. Typenleistung, Transformator 194

übernahmeverzerrungen bei Gegentakt-Endstufen 94

übersteuerung, Verstärker 65 Übersteuerungsfaktor 122 übertragungs-Kennlinie, Vierpol 19 f. U-I-Kennlinien

lineare 8 - nichtlineare 6, 8 - stationäre 6 Um kehraddierer 98 f_ Um kehrintegrator 106 Umsetzzeit, AD-Umsetzer 301,303 f. UND-Verknüpfung 244

VCD-Baustein, U-f-Umsetzer 165 Verknüpfungsschaltungen, binäre 248 Verlustleistung, Thyristor 204 f_ Verstärker -, Prinzip 46 f. -, Signal-Ersatzschaltung 48 -, Widerstands-Ersatzschaltung 47 Verstärkung 46 f. Verstärkungsfehler, DA-Umsetzer 289 f. Verzerrungen, nichtlineare 93 f. Vierquadranten-Multiplizierer 114 ff. Virtueller Nullpunkt 80, 98 Vollaussteuerung, Verstärker 65 Voll weg-Gleichrichtung

siehe Zwei weg-Gleichrichtung Vorbereitungseingänge, J K-FF 263f. Vorwärts-Rückwärts-Zähler 271 Vorwahlzähler 272 f.

Wärmeleitwert 5 Wahrheitstabelle

siehe Funktionstabelle Wandlungsrate, AD-Umsetzer 303 Wechselstromschalter 214 ff. Wechselstromsteller 210 ff. Welligkeit einer Mischspannung 177 Wheatstonesche Brücke 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 29,37,59 f. Wired-AND-Verknüpfung 125

Sachwortverzeichnis

Zähler -, Ansteuerung eines Wortspeichers 272 f. - asynchroner 267 - synchroner 267f. -, Dualzähler 265 -, BCD-Zähler 266 -, Kaskadierung 269 f. -, Programmieren (Voreinstellen) 272 ff. -, Zählrichtungsumkehr 271 -, Zählen von Mengendifferenzen 274 ff. -, Zweiquadranten-Zähler 277 Zähl pfeile bei Transistoren 50 Z-Diode 26 ff. Zeitgliecler -, Ausschaltverzögerung 254 -, Einschaltverzögerung 254 -, Impuls verkürzen 254 -, Impuls blocken 254 -, Impuls ausblenden 254 Zeitkonstante 184 Zenereffekt 26 Zünden, Thyristor 200 ff. Zustands-Folge-Diagramm -, D-FF 262 -, JK-FF 263 -, RS-FF 261 Zweipulsvercloppler 187 Zweiquadranten-Multiplizierer 113 Zwei weg-Gleichrichtung 179

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Steuerungstechnik mit SPS

Bitverarbeitung und Wortverarbeitung, Regeln mit SPS, von der Steuerungsaufgabe zum Steuerprogramm

von Günter Wellenreuther und Dieter Zastrow

4., durchges. Aufl. 1996. XI I, 537 S. mit 101 Abb., 71 Beisp., 108 Übungsaufg. und

einem kommentierten Programmverzeichnis (Viewegs Fachbücher der Technik) Kart.

ISBN 3-528-34580-2

Das Lehrbuch behandelt die Themen aus der Steuerungs- und Regelungs­technik, wie sie für den Einsatz von speicherprogrammierbaren Steuerungen notwendig sind. Im ersten Teil des Buches werden die Grundlagen der Steuerungstechnik, der Aufbau und die Funktionsweise einer SPS erläutert. Im zweiten Teil werden die Verknüpfungs- und Ablaufsteuerungen behandelt. Der dritte Teil führt in die Verarbeitung von digitalen Signalen ein, um die Grundoperationen für digitale Steuerungen, die Wortverarbeitung, die Beschreibungsmittel und Entwurfsmethoden von digitalen Steuerungsprogrammen vorzustellen. Der abschließende vierte Teil thematisiert die Grund­begriffe der Regelungstechnik. Es wird gezeigt, wie die rege­lungstechnischen Grundelemente in eine SPS umgesetzt werden .

Lösungsbuch Lösungen der Aufgaben

3 ., korr. Aufl. 1996. X, 178 S. (Viewegs Fachbücher der Technik) Kart. ISBN 3-528-24637-5

Änderungen vorbehalten. Erhältlich im Buchhandel oder beim Verlag.

Abraham-Lincoln-Slr. 46 aI Postfach 15 46 ~

65005 Wiesbaden Fax. (06 11) 78 78-4 20

Internet: hUp:llwww.vieweg.de VI.weg

Speicher­programmierte

Steuerungen SPS Verknüpfungs- und Ablaufstrukturen

Von der Steuerungsaufgabe zum Steuerungsprogramm

von Günter Wellenreuther und Dieter Zastrow

3., durchges. Aufl. 1988. VIII , 219 S. mit 200 Abb., 40 Beisp. u. 47 Übungen.

(Viewegs Fachbücher der Technik) Kart.

ISBN 3-528-24464-X

Die Darstellung deckt sich mit dem Lehrplaninhalt für die Fachrichtung Maschi­nenbau. Sie ist ebenso geeignet für die schulische und betriebliche Aus- und Weiterbildung im Bereich der Elektrotechnik.

Lösungsbuch Lösungen der Übungsaufgaben

1988. VIII, 159 S. (Viewegs Fachbücher der Technik) Kart. ISBN 3-528-04406-3

Änderungen vorbehalten. Erhältlich im Buchhandel oder beim Verlag.

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