Elektronische Schaltungstechnik I an der TU München

Karteikarten und Zusammenfassungen für Elektronische Schaltungstechnik I im Technologie und Biotechnologie der Lebensmittel Studiengang an der TU München in Augsburg

CitySTADT: Augsburg

CountryLAND: Deutschland

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Beispielhafte Karteikarten für Elektronische Schaltungstechnik I an der TU München auf StudySmarter:

Wie berechnet sich die Zeitkonstante τ und wie steht diese in Zusammenhang mit der Grenzfrequenz fg?

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Wie berechnet sich die Zeitkonstante τ und wie steht diese in Zusammenhang mit
der Grenzfrequenz fg?

RC - Tiefpass

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Nennen Sie Anwendungsmöglichkeiten für Bandgap-Schaltungen

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Wie wird eine Spannung gewonnen die proportional zur absoluten Temperatur ist?

T1 und T2 bilden einen Stromspiegel. Aus M1 folgt, dass ˄ VBE = VBE1 – VBE2
Hält man das Verhältnis der Ströme konstant, so hängt ˄ VBE (UR2) nur mehr von der
Temperatur ab. Der Emitterstrom von T2 ist daher ebenfalls proportional zur
Temperatur.

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Welchen Vorteil würde die Verwendung von MOS-FET bieten?

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Was ist unter Gleichtaktunterdrückung (Common Mode Rejection Ratio) zu
verstehen?

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Welche Vorteile bieten Schaltregler gegenüber linearen Spannungsreglern?

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Funktion einer Schaltung eines Differenzverstärkers mit Bipolartransistoren.

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Erklären Sie die Funktion für einen Aufwärtswandler und einen Abwärtswandler.

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Welchen Vorteil würde die Verwendung von MOSFETs anstelle der bipolaren
Transistoren bieten?

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Wodurch wird die Temperaturunabhängigkeit der Schaltung erreicht?

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Wie groß sind näherungsweise die Ausgangswiderstände ihrer Schaltungen?

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Elektronische Schaltungstechnik I

Wie berechnet sich die Zeitkonstante τ und wie steht diese in Zusammenhang mit der Grenzfrequenz fg?

Als Grenzfrequenz fg wird diejenige Frequenz bezeichnet, bei der der ohmsche Widerstand (Wirkwiderstand) R genau so groß ist wie der Blindwiderstand XC.

T=R*C

fg = 1/(2*pi* τ)

Elektronische Schaltungstechnik I

Wie berechnet sich die Zeitkonstante τ und wie steht diese in Zusammenhang mit
der Grenzfrequenz fg?

RC - Tiefpass

T = R*C

Als Grenzfrequenz fg wird diejenige Frequenz bezeichnet, bei der der ohmsche
Widerstand (Wirkwiderstand) R genau so groß ist wie der Blindwiderstand XC.
fg = 1/(2*pi*τ)

Elektronische Schaltungstechnik I

Nennen Sie Anwendungsmöglichkeiten für Bandgap-Schaltungen

Referenzspannungsquelle, Temperatursensor, Stromquelle

Elektronische Schaltungstechnik I

Wie wird eine Spannung gewonnen die proportional zur absoluten Temperatur ist?

T1 und T2 bilden einen Stromspiegel. Aus M1 folgt, dass ˄ VBE = VBE1 – VBE2
Hält man das Verhältnis der Ströme konstant, so hängt ˄ VBE (UR2) nur mehr von der
Temperatur ab. Der Emitterstrom von T2 ist daher ebenfalls proportional zur
Temperatur.

T1 und T2 bilden einen Stromspiegel. Aus M1 folgt, dass ˄ VBE = VBE1 – VBE2
Hält man das Verhältnis der Ströme konstant, so hängt ˄ VBE (UR2) nur mehr von der
Temperatur ab. Der Emitterstrom von T2 ist daher ebenfalls proportional zur
Temperatur.

Elektronische Schaltungstechnik I

Welchen Vorteil würde die Verwendung von MOS-FET bieten?

höhere Eingangswiderstände, geringere Eingangsströme, geringere
Exemplarstreuung, geringerer Temperaturdrift, größerer Aussteuerungsbereich

Elektronische Schaltungstechnik I

Was ist unter Gleichtaktunterdrückung (Common Mode Rejection Ratio) zu
verstehen?

Sie gibt das Verhältnis von Differenz- zu Gleichtaktverstärkung an: Also wie wenig
sich die Ausgangsspannung ändert, wenn sich die beiden Eingangsspannungen
eines elektrischen Differenzverstärkers um den gleichen Betrag („Gleichtakt“)
ändern. Im Idealfall sollte sich dann die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers
(etwa eines Operationsverstärkers) nicht ändern, weil sie nur von der Differenz der
beiden Eingangsspannungen abhängt. Je kleiner die Gleichtaktverstärkung, desto
besser ist der Differenzverstärker.

Elektronische Schaltungstechnik I

Welche Vorteile bieten Schaltregler gegenüber linearen Spannungsreglern?

– Energie wird im Magnetfeld einer Spule zwischengespeichert und nicht einfach in Wärme umgesetzt – höherer Wirkungsgrad.
– Va > Ve, Va < Ve und Va = -k * Ve möglich

Elektronische Schaltungstechnik I

Funktion einer Schaltung eines Differenzverstärkers mit Bipolartransistoren.

Ein Differenzverstärker ist ein elektronischer Verstärker mit zwei Eingängen, bei dem
die Differenz der beiden Eingangssignale verstärkt wird. Eingangssignale, die auf
beide Eingänge gleich einwirken, werden im Idealfall nicht verstärkt.
Der Differenzverstärker besteht im Idealfall aus zwei identischen Schaltungshälften.
Das heißt, die beiden Transistoren haben gleiche Eigenschaften (Stromverstärkung,
Temperatur koeffizient der Basis-Emitterspannung usw.) und dieselbe Temperatur,
die beiden Kollektorwiderstände sind gleich groß. Die Stromsenke ist ideal, d.h. der
Strom IK ist unabhängig von der Spannung, die an der Stromsenke anliegt. Durch die
Konstantstromsenke in der gemeinsamen Emitterleitung wird erreicht, dass die
Summe der Emitterströme immer konstant bleibt. IE1 + IE2 = IK = konstant

Elektronische Schaltungstechnik I

Erklären Sie die Funktion für einen Aufwärtswandler und einen Abwärtswandler.

Aufwärtswandler:
On-Phase (Schalter S geschlossen)
Über S und die Drossel fließt Strom an der Diode S (muss keine Diode sein) vorbei.
Der Stromfluss baut ein Magnetfeld in der Drossel auf. In der On-Phase versorgt sich
der Verbraucher aus dem Kondensator. Erreicht der Strom durch die Drossel einen
oberen Schwellwert, wird S geöffnet und die on-Phase endet.
Off-Phase (Schalter S geöffnet)
Die Drossel ist ein induktives Bauelement. Daher kann der Strom durch sie nicht
sofort stoppen; er muss weiterfließen: Die Drossel pumpt Ladungsträger über die
Diode auf den Kondensator. Die Energie dazu nimmt sie aus ihrem Magnetfeld.
Va kann weit über Ve steigen. Sinkt der Strom durch die Drossel unter einen unteren
Schwellwert, dann folgt die nächste On-Phase.

Abwärtswandler:
On-Phase (Schalter S geschlossen)
Über S und die Drossel fließt Strom an der Diode vorbei zum Ausgang. Über der
Drossel fällt Spannung ab, daher ist Va kleiner als Ve. Die Energiedifferenz wird in der
Drossel als Magnetfeld gespeichert. Mit der Zeit setzt die Drossel dem Strom einen
immer geringer werdenden Widerstand entgegen: Die Va steigt immer weiter. Hat
Va den gewünschten Wert erreicht, dann wird S geöffnet und die On-Phase beendet.
Off-Phase (Schalter S geöffnet)
Die Drossel ist ein induktives Bauelement. Daher kann der Strom durch sie nicht
sofort stoppen; er muss weiterfließen: Die Drossel ist jetzt eine aus der Energie ihres
Magnetfelds gespeiste Strompumpe, die den Kondensator weiter mit Energie
versorgt, indem sie Strom durch die Diode saugt. In der Off-Phase zieht der
Verbraucher seine Energie aus dem elektrischen Feld des Kondensators und dem
Magnetfeld der Drossel. Sinkt der Strom durch die Drossel unter einen Schwellwert,
dann folgt die nächste On-Phase.

Elektronische Schaltungstechnik I

Welchen Vorteil würde die Verwendung von MOSFETs anstelle der bipolaren
Transistoren bieten?

Höhere Ausgangswiderstände

Elektronische Schaltungstechnik I

Wodurch wird die Temperaturunabhängigkeit der Schaltung erreicht?

Vernachlässigt man den Basisstrom von T3, so entspricht der Kollektorstrom von T2 dem Emitterstrom. Durch geeignete Wahl von R3 kann ein Spannungsabfall mit einem Temperaturkoeffizienten von +2mV/K erzeugt werden (UR3 = VPTAT). VBE besitzt einen Temperaturkoeffizienten von -2mV/K. T3 realisiert die Summe von VPTAT und VBE (~1,2V). 

Da beide Spannungen den gleichen Temperaturkoeffizienten besitzen (nur unterschiedliches Vorzeichen) ist die Referenzspannung temperaturabhängig.

Elektronische Schaltungstechnik I

Wie groß sind näherungsweise die Ausgangswiderstände ihrer Schaltungen?

Einfacher Stromspiegel: ra ~ rce T2
Stromspiegel mit Kaskode: ra ~ rCE3 * (1+β3)
Wilson-Stromspiegel: ra ~ rCE3 * (1+ β)
mit β = β1 = β2 = β3

Gradient

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