Übungsaufgaben Elektronik

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Aufgabe E1:

Gegeben sei eine Leuchtdiode (LED), die an einer Gleichspannung von 3V betrieben werden soll. Dabei soll sich ein Strom von 10mA einstellen.

a) Berechnen Sie den erforderlichen Vorwiderstand, für den Fall, daß die Spannung an der Diode bei 10mA 1,4V beträgt.

b) Nun soll die Diode mit Wechselspannung betrieben werden. Berechnen Sie den erforderlichen Vorwiderstand für einen Betrieb mit U_eff = 20V, so daß sich ein Spitzenstrom von 10mA einstellt. Wie kann die LED gegen die zeitweise auftretende negative Spannung geschützt werden? (Bitte Schaltung zeichnen!)

Aufgabe E2:

Eine Zenerdiode mit einer Zenerspannung von 3,9V wird über einen Vorwiderstand von 100 Ohm an eine 12V Spannungsquelle angeschlossen. Berechnen Sie die Verlustleistung in der Zenerdiode!

Aufgabe E3:

Eine Zenerdiode mit einer Zenerspannung von 5V wird gemäß Abbildung über einen Widerstand von 1kOhm an eine Spannungsquelle angeschlossen, die den im folgenden Bild dargestellten Spannungsverlauf abgibt.

Zeichnen Sie in das untestehende Diagramm den Verlauf des Stromes durch die Diode ein!

Aufgabe E4:

Gegeben sei eine Transistorschaltung sowie die Kennlinien des verwendeten Transistors.

a) Zeichnen Sie die Widerstandgerade in das Kennlinienbild ein.

b) Bestimmen Sie den Arbeitspunkt des Transistors und zeichnen diesen in das Kennlinienbild ein.

c) Wie hoch ist der erforderliche Basisstrom?

d) Zeichnen Sie einen zusätzlichen Widerstand in das Schaltbild ein und berechnen Sie den erforderlichen Widerstandswert.

e) Ergänzen Sie das Schaltbild so, daß man am Eingang eine gleichspannungsfreie Wechselspannung einspeisen kann, ohne den Arbeitspunkt zu verschieben.

f) Ergänzen Sie das Schaltbild so, daß man am Ausgang eine gleichspannungsfreie Wechselspannung erhält, ohne daß der Arbeitspunkt sich bei Belastung verschieben würde.

g) Bestimmen Sie grafisch aus dem Kennliniendiagramm die Wechselspannungverstärkung.

Aufgabe E5a:

Gegeben sei eine Spannungsstabilierungsschaltung (geregeltes Netzteil) mit einer Schaltung gemäß Abbildung. Hierin soll ein Leistungstransistor mit folgenden Grenzdaten eingesetzt werden:

Umax = 100V, Imax = 15A, Pmax = 100W;

Die Gleichstrom verstärkung des Transistors liege bei etwa B = 30. Als Zenerdioden stehen Typen aus der E12er- Reihe zur Verfügung, also Spannungswerte von

3,9V; 4,7V; 5,6V; 6,8V; 8,2V; 10V; 12V; 15V

Die Sollausgangsspannung des Netzteils betrage U₁ = 5V 5%.

a) Wie groß darf der durch den externen Lastwiderstand R_L fließende Strom I_L maximal werden, wenn die gleichgerichtete Spannung am Kondensator U_C = 20V beträgt?

b) Wie groß muß dann der Basisstrom des Transistors sein?

c) Wählen Sie eine Zenerdiode bezüglich der Spannungsangabe aus (siehe verfügbare Zenerdioden in Aufgabenstellung).

d) Berechnen Sie den hierfür erforderlichen Widerstand und wählen Sie einen Widerstand aus der E12er Reihe, der einen min. 10% höheren Strom durch den Widerstand sicherstellt! (restl. Strom fließt durch Zenerdiode)

e) Wie groß muß die Belastbarkeit (in Watt) des Widerstandes mindestens sein?

f) Zur Reduzierung der Belastung von Widerstand und Zenerdiode soll die Schaltung um einen weiteren Transistor ergänzt werden. Wie ist der Transistor einzubauen? (Ziel: höhere Stromverstärkung)

g) Welche Bauelemente müssen nun neu berechnet werden (Angabe einer Begründung erforderlich)?

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