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            bungs- und Testbeispiele ELEKTRONIK 1           ========================================                           DIODE:A) Was versteht man unter Raumladungszone, wie entsteht sie und welche Bedeutung hat sie?B) Welche Merkmale und spezifischen Eigenschaften hat ein chemisch reines Halbleitermaterial?A) Wie entsteht eine p-Zone bzw. eine n-Zone und welche Eigenschaften haben diese?B) Zeichne die Kennlinien von Dioden aus Germanium, Silizium, Selen und Kupferoxydul. Welche speziellen Anwendungen ergeben sich daraus?A) Vergleiche Germanium und Silizium als Halbleitermaterial fr Dioden. Anwendungen?B) Erklre den Begriff "differentiellen Widerstand" anhand einer Diodenkennlinie. Welche Bedeutung hat er? Wie kann er aus einer linearen und aus einer halblogarithmischen Kennlinie ermittelt werden?A) Zeichne eine Diodenkennlinie im linearen und im halblogarithmischen Mastab. Erklre mit ihrer Hilfe den Begriff "Schwellspannung" und "differentieller Widerstand"..B) Beschreibe das Temperaturverhalten einer Siliziumdiode   - bei konstanter Spannung   - bei konstantem Strom   (mit Kennlinie, usw.)A) Beschreibe das Durchbruchverhalten einer Germanium- und einer Siliziumdiode (mit Kennlinie). Wann tritt Zerstrung auf? Welche Temperaturabhngigkeit zeigt das Durchbruchverhalten?B) Erklre Zenerdurchbruch und Wrmedurchbruch und ihre Auswirkungen.A) Skizziere typische Kennlinien von Zenerdioden und beschreibe ihre charakteristischen Merkmale bezglich Anwendung.B) Beschreibe die Temperaturabhngigkeit von Zenerdioden und die Mglichkeiten einer Temperaturkompensation.A) Wodurch kommt die Kapazitt einer Sperrschicht zustande und wovon ist sie abhngig?B) Beschreibe die Merkmale, Funktion und Anwendung einer Kapazittsdiode.
A) Beschreibe die Merkmale, Funktion und Anwendung einer Tunneldiode.B) Beschreibe die Merkmale, Funktion und Anwendung einer Backwarddiode.A) Beschreibe die Merkmale, Funktion und Anwendung einer Schottkydiode.B) Beschreibe das Schaltverhalten einer Diode (mit Diagramm).A) Wie kann eine Zenerdiode zur Spannungsstabilisierung eingesetzt werden? Gib Schaltungen an.                  GLEICHRICHTERSCHALTUNGEN:-) Skizziere und beschreibe eine einfache EINWEGGLEICHRICHTERSCHALTUNG mit Siebkondensator und Lastwiderstand.Zeichne die Spannungsverlufe mit und ohne Siebkondensator bei groen bzw. kleinen Lastwiderstnden und die Stromverlufe durch die Diode.Was versteht man unter Brummspannung und wie kann man sie verkleinern?Wie kann man die Belastung der Diode verkleinern?A) Skizziere und beschreibe eine einfache ZWEIWEGGLEICHRICHTERMITTELPUNKTSSCHALTUNG mit Siebkondensator und Lastwiderstand.Zeichne die Spannungsverlufe mit und ohne Siebkondensator bei groen bzw. kleinen Lastwiderstnden und die Stromverlufe durch die Dioden.Was versteht man unter Brummspannung und wie kann man sie verkleinern?Wie kann man die Belastung der Dioden verkleinern?Welche Vorteile/Nachteile hat diese Schaltung gegenber der Brckenschaltung?B) Skizziere und beschreibe eine einfache ZWEIWEGGLEICHRICHTERBRCKENSCHALTUNG mit Siebkondensator und Lastwiderstand.Zeichne die Spannungsverlufe mit und ohne Siebkondensator bei groen bzw. kleinen Lastwiderstnden und die Stromverlufe durch die Dioden.Was versteht man unter Brummspannung und wie kann man sie verkleinern?Wie kann man die Belastung der Dioden verkleinern?Welche Vorteile/Nachteile hat diese Schaltung gegenber der Mittelpunktsschaltung?
                        TRANSISTOR:
A) Erklre die Begriffe "Arbeitspunkt", "Arbeitsgerade" (mit Skizze und Beschriftung). Wie erhlt man sie?B) Skizziere das Ausgangskennlinienfeld eines Transistors. Wie erhlt man daraus den Arbeitspunkt? Beschreibe die charakteristischen Bereiche. Wie wrde der ideale Verlauf des Ausgangskennlinienfeldes aussehen (mit Begrndung)?A) Skizziere die Safe Operation Area im Ausgangskennlinienfeld mit Erluterung ihrer Grenzen. Bedeutung?B) Erklre den Begriff "Verlustleistungshyperbel" eines Transistors und seine Bedeutung (mit Skizze).A) Nenne die wichtigsten Eigenschaften, Unterschiede und Anwendungen von Germanium- und Siliziumtransistoren.B) Welche Stabilisierungsmglichkeiten fr den Arbeitspunkt eines Transistors gibt es (mit Schaltbild)? Warum ist eine Stabilisierung wichtig?A) Was versteht man unter "Reststrom" eines Transistors (2Arten)? Gib die Grenordnung an. Welcher Reststrom ist grer und warum?B) Was versteht man unter "Sttigungsspannung" (Restspannung) eines Transistors? Welche Bedeutung hat sie? Gib einen typischen Wert fr die Sttigungsspannung an und erklre, warum diese kleiner als die Fluspannung ist.A) Skizziere die Eingangskennlinie eines Transistors. Welche Parameter kann man daraus ablesen, und welche Bedeutung haben diese? Wie wrde der ideale Verlauf der Eingangskennlinie aussehen (mit Begrndung)?B) Skizziere die Stromsteuerungskennlinie eines Transistors. Welche Parameter kann man daraus ablesen, und welche Bedeutung haben diese? Wie knnte der "ideale" Verlauf der Stromsteuerungskennlinie aussehen (mit Begrndung)?A) Gib die Definition und Bedeutung von B und  an und erklre den Unterschied anhand der entsprechenden Transistorkennlinie.B) Erlutere mithilfe einer Zeichnung die Bedeutung der Hybridparameter h11, h21, h22 als Anstiege der entsprechenden Transistorkennlinien.A) Wie gro ist die Grenzfrequenz der Stromverstrkung , wenn die Stromverstrkung bei Gleichstrom 400 betrgt und die Transitfrequenz fT = 1 GHz ist? Zeichne dazu das Bodediagramm.B) Wie gro ist die Sperrschichttemperatur eines Transistors mit einem Wrmewiderstand von 20 K/W fr IC = 200 mA, UCE=15V bei einer Umgebungstemperatur von 25C ?A) Um wieviel verringert sich die Fluspannung eines Transistors bei konstantem IC bei einer Temperaturerhhung um 1C?B) Zeichne das Kleinsignalersatzschaltbild nach Giacoletto.
                   KLEINSIGNALVERSTRKER:
5 A) Dimensioniere die folgende Schaltung fr den ArbeitspunktIC = 5 mA. Am Emitterwiderstand sollen ca. 1..1,5 V abfallen.Erklre auerdem die Funktion von C1, C2, R4 und C4.

            U = 12 V                  IC                         R1   R3  C2     C1           o  oĴ   T                  T = BC 107 C  (Datenblatt                  Ŀ                              verwenden!)        R2   R4   C4                    o 0

(* Lsung: B500 aus Datenblatt,            UE=1V und UC=U/2=6V gewhlt, Iq=10*IB=100A gewhlt,           R4=200, R3=1,2k, R2=16,5k, R1=94k   *)5 B) Dimensioniere die folgende Schaltung fr den ArbeitspunktIC = 10 mA. Am Emitterwiderstand sollen ca. 1..1,5 V abfallen.Erklre auerdem die Funktion von C1, C2, RE und CE.

           U = 10 V                 IC                       R1   R3  C2     C1          o  oĴ   T                   T = BC 107 A  (Datenblatt                 Ŀ                               verwenden!)       R2   R4   CE                   o 0

(* Lsung: B170 aus Datenblatt,           UE=1V und UC=U/2=5V gewhlt, Iq=10*IB=590A gewhlt,           R4=100, R3=500, R2=2,8k, R1=12,9k               *)6 A) Berechne fr die folgende Schaltung:    (1) mit CE                                             (2) ohne CE     a) Kollektorruhestrom IC0     b) Kleinsignal-Spannungsverstrkung vu (mit RL)     c) Eingangswiderstand rin     d) Ausgangswiderstand rout (ohne RL)
     e) Grenzfrequenz fg1 durch Transistor-RE-CE     f) Grenzfrequenz fg2 durch C1-Basisspannungsteiler-Transistor        (obere od.untere Grenzfrequenzen?)

           U = 10 V      R1 =  27 k                                                R2 = 6,8 k                                            RC = 1,2 k       R1   RC  C2                          RE = 470      C1          oĿ                  C1 =  10 F  oĴ   T                            C2 = 150 F                 Ŀ                       CE = 100 F       R2   RE  CE   RL               RL = 1,2 k                          o 0
         T: B = 120,    = 150,   UBE  0,65 V            UT = 25,5 mV (bei Raumtemperatur)            rBE kann mit ungefhr 1,5 k angenommen werden,
            rCE wird sehr gro angenommen (Einflu vernachlssigt)

   (* Ergebnisse:         IC  2,5 mA (2,9 mA bei Vernachlssigung des Basisstromes),      vu  -60, rin  1175 , rout  600 ,      fg1 160 Hz, fg2 14 Hz                                 *)6 B) Berechne fr die folgende Schaltung:   (1) mit CE                                             (2) ohne CE     a) Kollektorruhestrom IC0     b) Kleinsignal-Spannungsverstrkung vu (mit RL)     c) Eingangswiderstand rin     d) Ausgangswiderstand rout (ohne RL)
     e) Grenzfrequenz fg1 durch Transistor-RE-CE     f) Grenzfrequenz fg2 durch C1-Basisspannungsteiler-Transistor        (obere od.untere Grenzfrequenzen?)

           U = 12 V      R1 =  12 k                                                 R2 = 3,3 k                                             RC = 680        R1   RC  C2                           RE = 270      C1          oĿ                   C1 =  10 F  oĴ   T                             C2 = 150 F                 Ŀ                        CE = 100 F       R2   RE   CE  RL                RL = 680                           o 0
        T: B = 110,    = 140,   UBE  0,65 V           UT = 25,5 mV (bei Raumtemperatur)           rBE kann mit ungefhr 600  angenommen werden,
           rCE wird sehr gro angenommen (Einflu vernachlssigt)
   (* Ergebnisse:         IC  6,5 mA (7,2 mA bei Vernachlssigung des Basisstromes),      vu  -79, rin  487 , rout  340 ,      fg1 370 Hz, fg2 33 Hz                                  *)
6 C) Berechne den Kollektorruhestrom IC0 und die Spannungsverstrkung vu:

           U=10V                 IC0       3k   2k                                   o    oĴ  T               B==200, UBE=0,7V                 Ŀ           UT=25,5mV (bei Raumtemperatur)       1k   1k                     o 0

(* Lsung: IC0  1,8 mA, vu = -1,96 *)



6 D) Berechne den Kollektorruhestrom IC0 und die Spannungsverstrkung vu:

           U=12V                 IC0       4k   1k                                   o    oĴ  T               B==200, UBE=0,7V                 Ŀ           UT=25,5mV (bei Raumtemperatur)       2k   1k                     o 0

(* Lsung: IC0  3,3 mA, vu = -0,987 *)



6 E) Berechne den Kollektorruhestrom IC0 und die Spannungsverstrkung vu:

           U=9V                 IC0       3k   3k                                   o    oĴ   T              B=150, =200, UBE=0,65V                                 UT=25,5mV (bei Raumtemperatur)     1,5k   1k                                       Ŀ             500                       o 0



7) Zeichne alle Strme und Spannungen ein und berechne RE.Der Spannungsabfall an RE betrgt 2V.Hinweis: IB2 ist nicht vernachlssigbar.
        8V
                                     500   20     100k                          IB2                    Ĵ           IB1                     Ĵ      RE2V                        ٳ        0              B1=100   B2=60


                     KLEINSIGNALVERSTRKER:
9) Man stelle die Arbeitspunkte in folgenden Transistorschaltungen ein und berechne Spannungsverstrkung vu und Eingangswiderstand rin:        = B = 200,  U0 = 10 V,  UBE = UF = 0.6 V,  IC0 = 10 mA


a) Emitterschaltung ohne Gegenkopplung: Iq = 2 mA,  Ua0 = 5 V
              U0                        IC                               RV       RC                         Ua   Ue Ĵ   T                                                            RB                 0
(* Lsung: RC=500, RB=300, RV=4,7k, vu=-200, rin=180 *)



b) Emitterschaltung mit Basisstromsteuerung:  Ua0 = 5 V
              U0                        IC                               RV       RC                         Ua   Ue Ĵ   T                                                          0
(* Lsung: RC=500, RV=188k, vu=-200, rin500 *)



c) Emitterschaltung mit Stromgegenkopplung:      Ua0 = 5 V, Ue0 = 4 V, Iq = 2 mA
              U0                        IC                               RV       RC                         Ua   Ue Ĵ   T              Iq                                           RB       RS       0
(* Lsung: RS=340, RB=2k, RV=3k, RC=500, vu-1,5, rin1180 *)



d) Emitterschaltung mit Spannungsgegenkopplung: Ua0 = 5 V,
                          U0                         IC                                        Rm    RC             ___ Ua                           Ue Ĵ   T                                                             0
(* Lsung: RC=500, Rm=88k, vu-196, rin239                *)(* Lsung:                v = -/rBE + 1/Rm , rin = rBE Rm  *)                               1/RC + 1/Rm             (1-v)   (* fr Rm>>RC,rBE/ gilt: v  -.RC/rBE ,  rin  rBERm.rBE   *)   fr >>1 gilt:        v>>1                      .RC      



e) Kollektorschaltung:  Ua0 = 3 V, Iq = 2 mA

              U0                      IC          RV             Ue Ĵ   T              Iq          Ua                               RB       RS       0
(* Lsung: RS=300, RB=1,8k, RV=3,2k, vu1, rin1130 *)



f) Kollektorschaltung mit Darlington:  Ua0 = 3 V, Iq = 2mA
              U0          RV                 IC                      Ĵ   Ue Ĵ   T                            Ĵ   T             Iq                 Ua                                      RB              RS       0
(* Lsung: RS=300, RB=2,1k, RV=2,9k, vu1, rin1,2k *)



g) Kollektorschaltung mit Bootstrap:  Ua0 = 3 V, Iq = 2 mA,                                      R3 = 1 k annehmen

              U0                        IC          RV               Ue ĳĴ   T                                         R3 C                Ua                                 RB         RS       0
(* Lsung: RS=300, RB=1,8k, RV=3,1k, vu=0,98941, rin 32k  *)(*                                 vgl. Beispiel 9e: rin 1,1k *)(* Hinweis: R3 liegt weder auf der Basis-, noch auf der Emitterseite, daher sind die Transformationsformeln nicht anwendbar! v = ua/ue  und  re = ue/ie ansetzen. *)(* Lsung: v =        Rp         mit Rp=RVRBRS, re = rBER3  *)               Rp + rBE/(+1)R3                        (1-v)(* fr rBE/(+1)<<R3: v =       Rp     , re = R3*[(+1)Rp+rBE] *)                          Rp + rBE/(+1)           R3 + rBE



10 A) Gegeben: U = 10V,  B = 100,   = 120,  UBE  0,6V,                 UT = 25,5mV (bei Raumtemperatur)a) Stelle den Arbeitspunkt IC0 = 10mA  und  Ua0 = 6V ein.   Der Spannungsabfall an RE soll 1V betragen. b) Zeichne das Kleinsignal-Ersatzschaltbild.c) Berechne die Spannungsverstrkung vu unter Vernachlssigung von RB (=Annahme: Wechselstrom durch RB vernachlssigbar klein gegenber Kollektorwechselstrom ic).d) Berechne Eingangswiderstand re und Ausgangswiderstand ra. Hinweis: (Millereffekt) - RB wird an der Basis mit dem (wesentlich) kleineren Wert   RB/(1+|vu|) gegen Masse wirksam. - RB wird am Kollektor mit dem (geringfgig) kleineren Wert   RB/(1+1/|vu|) gegen Masse wirksam.e) Kontrolliere, ob die Annahme bei Punkt c) gerechtfertigt war.f) Gib die Formel fr den Ausgangswiderstand ra' an, wenn rCE nicht vernachlssigt werden kann. Wann tritt dieser Fall auf (mit Erklrung)?
                          U                                        RB    RC              ___ Ua                        IC0     Ua0                           Ue Ĵ   T                          Ŀ                                                 RE CE         0

(* Lsung:   a) RE=100, RC=400, RB=44k   c) vu-157; vu-RC/rBE   d) re146, ra400;  re = rBE  RB  ,  ra = RC   RB    RC.      rBE=306=UT/IC0           1+|vu|           1+1/|vu|   e) Kontrolle fr vu:    RB   =   44k  >> RC=400  erfllt.                        1+1/|vu|   1+1/157      andere Mglichkeit: Zeige, da iRB=(ue-ua)/RB << ic=ua/RC.   f) ra'= rarCE = RC   RB   rCE. rCE ist klein bei groem IC0                       1+1/|vu|      (rCE proportional 1/IC0)  *)(* Anmerkung: Der Widerstand RE ist schaltungstechnisch nicht sehr sinnvoll und wurde nur zu bungszwecken eingezeichnet   *)


10 B) Gegeben: U = 15V,  B = 200,   = 250,  UBE  0,6V,                 UT = 25,5mV (bei Raumtemperatur)a) Stelle den Arbeitspunkt IC0 = 10mA  und  Ua0 = 10V ein.   Der Spannungsabfall an RE soll 2V betragen. b) Zeichne das Kleinsignal-Ersatzschaltbild.c) Berechne die Spannungsverstrkung vu unter Vernachlssigung von RB (=Annahme: Wechselstrom durch RB vernachlssigbar klein gegenber Kollektorwechselstrom ic).d) Berechne Eingangswiderstand re und Ausgangswiderstand ra. Hinweis: (Millereffekt) - RB wird an der Basis mit dem (wesentlich) kleineren Wert   RB/(1+|vu|) gegen Masse wirksam. - RB wird am Kollektor mit dem (geringfgig) kleineren Wert   RB/(1+1/|vu|) gegen Masse wirksam.e) Kontrolliere, ob die Annahme bei Punkt c) gerechtfertigt war.f) Gib die Formel fr den Ausgangswiderstand ra' an, wenn rCE nicht vernachlssigt werden kann. Wann tritt dieser Fall auf (mit Erklrung)?
                          U                                        RB    RC              ___ Ua                        IC0     Ua0                           Ue Ĵ   T                          Ŀ                                                 RE CE         0

(* Lsung:   a) RE=200, RC=500, RB=148k   c) vu-196; vu-RC/rBE   d) re345, ra500;  re = rBE  RB  ,  ra = RC   RB    RC.      rBE=638=UT/IC0           1+|vu|           1+1/|vu|   e) Kontrolle fr vu:    RB   =  148k >> RC=500  erfllt.                        1+1/|vu|   1+1/196      andere Mglichkeit: Zeige, da iRB=(ue-ua)/RB << ic=ua/RC.   f) ra'= rarCE = RC   RB   rCE.                       1+1/|vu|            rCE ist klein bei groem IC0 (rCE proportional 1/IC0)     *)(* Anmerkung: Der Widerstand RE ist schaltungstechnisch nicht sehr sinnvoll und wurde nur zu bungszwecken eingezeichnet   *)

10 C) Gegeben: U = 10V,  B = 200,   = 240,  UBE  0,65V,                 UT = 25,5mV (bei Raumtemperatur)a) Stelle den Arbeitspunkt IC0 = 2mA  und  Ua0 = 6V ein.   Der Spannungsabfall an RE soll 2V betragen. b) Zeichne das Kleinsignal-Ersatzschaltbild.c) Berechne die Spannungsverstrkung vu unter Vernachlssigung von RB (=Annahme: Wechselstrom durch RB vernachlssigbar klein gegenber Kollektorwechselstrom ic).d) Berechne Eingangswiderstand re und Ausgangswiderstand ra. Hinweis: (Millereffekt) - RB wird an der Basis mit dem (wesentlich) kleineren Wert   RB/(1+|vu|) gegen Masse wirksam. - RB wird am Kollektor mit dem (geringfgig) kleineren Wert   RB/(1+1/|vu|) gegen Masse wirksam.e) Kontrolliere, ob die Annahme bei Punkt c) gerechtfertigt war.f) Gib die Formel fr den Ausgangswiderstand ra' an, wenn rCE nicht vernachlssigt werden kann. Wann tritt dieser Fall auf (mit Erklrung)?
                          U                                        RB    RC              ___ Ua                        IC0     Ua0                           Ue Ĵ   T                                                                        RE        0

(* Lsung:    a) RC=2k, RE=1k, RB=335k;   c) vu=-1,97-2; vu-RC/[rBE+(+1)RE];   rBE=3,06k = UT/IC0.   d) re77k, ra2k;       re = [rBE+(+1)RE]  RB  ,  ra = RC   RB    RC.                        1+|vu|           1+1/|vu|   e) Kontrolle fr vu:    RB   =  335k  >> RC=2k  erfllt.                        1+1/|vu|   1+1/2       andere Mglichkeit: Zeige, da iRB=(ue-ua)/RB << ic=ua/RC.   f) ra'= ra[rCE+(RErBE+RB/(1+|vu|))]                            +1               rCE ist klein bei groem IC0 (rCE proportional 1/IC0).    *)(* Anmerkung: Der Widerstand RE ist schaltungstechnisch nicht sehr sinnvoll und wurde nur zu bungszwecken eingezeichnet   *)


10 D) Gegeben: U = 10V,  B = 200,   = 240,  UBE  0,65V,                 UT = 25,5mV (bei Raumtemperatur)a) Stelle den Arbeitspunkt IC0 = 2mA  und  Ua0 = 6V ein.   Der Spannungsabfall an RE soll 2V betragen. b) Zeichne das Kleinsignal-Ersatzschaltbild.c) Berechne  Spannungsverstrkung vu             Eingangswiderstand re              Ausgangswiderstand ra d) Gib die Formel fr den Ausgangswiderstand ra' an, wenn rCE nicht vernachlssigt werden kann. Wann tritt dieser Fall auf (mit Erklrung)?
              U                               RB       RC                          Ua                        IC0     Ua0                           Ue Ĵ   T                                                                        RE        0

(* Lsung: a) RC=2k, RE=1k, RB=735k;           c) vu=-1,977-2, re=182,5k, ra=2k;   rBE=3,06k;  vu = -RC/[rBE+(+1)RE]  -RC/RE, re = RB[rBE+(+1)RE], ra=RC;           d) ra'= RC[rCE+(RE rBE+RB )(+1)]                                  +1                       bei groem IC ist rCE klein (rCE prop. 1/IC)     *)



11 A) Berechne:       a) Kollektor-Gleichstrom IC0 (Arbeitspunkt)      b) Spannungsverstrkungen vA und vB fr die            Ausgnge A und B    (1) allgemein                                (2) mit  = 300 >> 1      c) Eingangswiderstand re      d) Ausgangswiderstand rA und rB fr die Ausgnge A und B

              U0 = 11,4 V                         R1=10k        RC=3k                        Ausgang A   Ue Ĵ   T                          rBE  1,5 k                        Ausgang B         UBE  0,6 V                                               UT = 25,5 mV     R2=10k        RE=1k       0

(* Lsung:              *)



12 AB) Zeichne in allen Zweigen die Strme ein (Richtung und Gre), wenn beide Transistoren eine Gleichstromverstrkung von 50 bzw. 20 haben.
                                Ĵ            100mAĴ   T          Ĵ   T                          



12 C) Welcher Gleichstrom I1 ist notwendig, damit I3=100mA fliet?     Berechne auerdem I2. 
                    I2          T1: B1=200        T2: B2=100           Ĵ                UBE1=0,6V         UBE2=0,7V I1                I3>Ĵ  T1                                Ĵ  T2 100k                    1k       (* Lsung: I1=21,46A, I2=101,69mA *)


12 D) Welcher Gleichstrom I1 ist notwendig, damit I3=100mA fliet?     Berechne auerdem I2. 
                      I2       T1: B1=100        T2: B2=50            Ĵ             UBE1=0,6V         UBE2=0,7V I1                  I3>Ĵ  T1                                ___Ĵ  T2      100k                          ___Ĵ                500     (* Lsung: I1=39,66A, I2=103,366mA *)


12 E) Welcher Gleichstrom I1 ist notwendig, damit I3=200mA fliet?     Berechne auerdem I2. 
                       I2     ___Ĵ           10k                 T1: B1=100        T2: B2=50           ___Ĵ             UBE1=0,7V         UBE2=0,7V I1            300   I3>Ĵ  T1                   Ĵ  T2                          ___Ĵ             1k                       100        (* Lsung: I1=0,546mA, I2=210,4559mA, UCE2 = 3,959 V *)


12 F) Welcher Gleichstrom I1 ist notwendig, damit I3=300mA fliet?     Berechne auerdem I2. 
                       I2     ___Ĵ           10k                 T1: B1=200        T2: B2=100           ___Ĵ             UBE1=0,7V         UBE2=0,7V I1            500   I3>Ĵ  T1                   Ĵ  T2                          ___        1k   1k                                   (* Lsung: I1 = 2,047 mA, I2 = 302,35 mA, UCE2 = 2,044 V *)

13 A)a) Zeichne das Kleinsignal-Ersatzschaltbildb) Berechne fr  R3 >> rBE:      Spannungsverstrkung vu       Eingangswiderstand re      Ausgangswiderstand ra (1) bei kurzgeschlossenem Eingang                             (2) bei offenem Eingangc) Welche Besonderheiten und Vorteile hat diese Bootstrapschaltung gegenber der normalen Kollektorschaltung?

                U = 12V                          IC       R1=15k                                  rBE  15k   Ue ĳĴ   T        (entspricht IC0  0,34mA)                                               (R3 = 150k)                   R3 C                        (B = 200)                Ua          = 200                                R2=15k           RE=15k       0

(* Lsung: vu=0,9851, re=1,02M, ra(kurzE)=74, ra(offE)=5k;           vu =   (+1)Rp  , re = rBE+(+1)Rp                 rBE+(+1)Rp                     mit Rp=R1R2RE             ra(kurzgE) = Rp rBE , ra(offE) = Rp                            +1                              *)



13 B)a) Zeichne das Kleinsignal-Ersatzschaltbildb) Berechne fr  R3 >> rBE:      Spannungsverstrkung vu       Eingangswiderstand re      Ausgangswiderstand ra (1) bei kurzgeschlossenem Eingang                             (2) bei offenem Eingangc) Welche Besonderheiten und Vorteile hat diese Bootstrapschaltung gegenber der normalen Kollektorschaltung?

                U = 12,5V                          IC       R1=10k                                  rBE  2,5k   Ue ĳĴ   T        (entspricht IC0  1 mA)                                                (R3 = 50k)                   R3 C                        (B = 100)                Ua          = 100                                R2=10k           RE=5k       0

(* Lsung: vu=0,9901, re=255k, ra(kurzE)=25, ra(offE)=2,5k;           vu =        Rp     , re = rBE+(+1)Rp                 Rp + rBE/(+1)                    mit Rp=R1R2RE             ra(kurzgE) = Rp rBE , ra(offE) = Rp                            +1                              *)



13 C)a) Dimensioniere die Schaltung fr IC0=1mA, UE0=5V, UR3=1V.b) Zeichne das Kleinsignal-Ersatzschaltbildc) Berechne fr  R3 >> rBE:      Eingangswiderstand re      Ausgangswiderstand ra (1) fr offenen Eingang                             (2) fr kurzgeschlossenen Eingang d) Kontrolliere, ob die Annahme R3 >> rBE gerechtfertigt war.
              U=12V          R1            IC0                                oĳĴ   T  B=100, =120                                              R3 C                     Ua           R2              UE0                       RE   o 0


13 D)a) Dimensioniere die Schaltung fr IC0=2mA, UE0=6V, UR3=1V.b) Zeichne das Kleinsignal-Ersatzschaltbildc) Berechne fr  R3 >> rBE:      Eingangswiderstand re      Ausgangswiderstand ra (1) fr offenen Eingang                             (2) fr kurzgeschlossenen Eingang d) Kontrolliere, ob die Annahme R3 >> rBE gerechtfertigt war.
              U=10V          R1            IC0                                oĳĴ   T  B=100, =120                                              R3 C                     Ua           R2              UE0                       RE   o 0


13 E)a) Dimensioniere die Schaltung fr IC0=2mA, UE0=4V, UR3=1,5V.b) Zeichne das Kleinsignal-Ersatzschaltbildc) Berechne fr  R3 >> rBE:      Eingangswiderstand re      Ausgangswiderstand ra (1) fr Ri=unendlich                             (2) fr Ri=600d) Kontrolliere, ob die Annahme R3 >> rBE gerechtfertigt war.
                       U=12V                   R1            IC0                                          ___oĳĴ   T  B=120, =150       Ri                              Ŀ                   R3 C        U ~ Signal-         Ua   quelle      R2              UE0                               RE    o 0
13 G)a) Dimensionsioniere die Schaltung fr IC = 10mA und Ua0 = 5V.b) Zeichne das Kleinsignal-Ersatzschaltbild.c) Berechne fr  R3 >> rBE:      Spannungsverstrkung vu       Eingangswiderstand re      Ausgangswiderstand ra (1) bei kurzgeschlossenem Eingang                             (2) bei offenem Eingang
                U = 12V                  IC            R1       Ue Ĵ   T                    UBE = 0,6V                                        R2 = 500            R3 C    Ua0                 B = 200                Ua         = 220                             R2   RE       0

(* Lsung: RE=500, R1=11,6k, R3=10,7k;
           re=9,6k, vu=0,9901, ra(kurzE)=2,5, ra(offE)=45,1;
           re = R1[rBE+Rp(+1)], vu =   Rp(+1)  ,                                        rBE+Rp(+1)             ra(kurzgE) = Rp rBE , ra(offE) = Rp rBE+R1                             +1                   +1             rBE=561;              mit Rp=R2RE                 *)



13 H)a) Dimensioniere die Schaltung fr IC0=1mA, Ua0=4V und R1=R3.b) Zeichne das Kleinsignal-Ersatzschaltbildc) Berechne fr  R3 >> rBE:      Spannungsverstrkung vu       Eingangswiderstand re      Ausgangswiderstand ra (1) bei kurzgeschlossenem Eingang                             (2) bei offenem Eingang

                U = 12V                          IC            R1                                   UBE = 0,6V   Ue ĳĴ   T                      = 350                                                B = 300                   R3 C    Ua0                                 Ua                                                                               RE       0

(* Lsung:    a) RE=4k, R1=R3=1,11M;   c) vu=0,9941, re=1,41M, ra(kurzE)=25,3, ra(offE)=4k;      vu =    Rp(+1)    , re = rBE + Rp(+1),           rBE + Rp(+1)       ra(kurzE) = Rp rBE  , ra(offE) = Rp ,
                     +1
      rBE=8,93k                            mit Rp=R1RE       *)



14) Wie gro mu das Verhltnis x = R2/(R1+R2) sein, damit die Arbeitspunkteinstellung mglichst temperaturunabhngig ist?(Basistrom vernachlssigen)(Anleitung: Fluspannung UF mu aus Formel fr IC herausfallen.)

                  U0                          IC              R1                 Ue Ĵ   T                            Ua              R2                                RE       3 Dioden             bzw. n Dioden                      0
(* Lsung: fr 3 Dioden: x = R2/(R1+R2) = 2/3,           fr n Dioden: x = R2/(R1+R2) = (n-1)/n        *)



15) Dimensioniere folgende Schaltung frIC = 1 mA, U0 = 12 V, B =  = 100, UF = UBE  0,65 Vso, da dieser Arbeitspunkt mglichst temperaturunabhngig ist. (Basisspannungsteiler so niederohmig whlen, da der Basistrom vernachlssigbar ist.)(Anleitung: Fluspannung UF mu aus Formel fr IC herausfallen.)

                  U0                          IC              R1                 Ue Ĵ   T                            Ua              R2                                RE       2 Dioden  |             bzw. n Dioden                      0
(* Lsung:    fr 2 Dioden: RE = 6 k, mit Iq =10*IB folgt R1 = R2 = 53 k;   fr n Dioden: RE = (n-1)/n * U0/IC, mit Iq = 10*IB folgt                 R2 = B/10IC * (n-1)/n * (U0-n*UF)            *)


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