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Studienleistung
Elektrotechnik

Universität, Schule

HFH München

Note, Lehrer, Jahr

Bestanden, Dr. Fußeder, 2014

Autor / Copyright
Jens Bo. ©
Metadaten
Preis 12.50
Format: pdf
Größe: 1.42 Mb
Ohne Kopierschutz
Bewertung
sternsternsternsternstern_0.5
ID# 44394







Labor Elektrotechnik

Versuchsauswertung und Laborprotokoll


Student:

1099760

Studiengang: Wirtschaftsingenieurwesen


Studienzentrum: München

Versuchstag: 11.10.2014


Versuch 2: Oszilloskop im Grundstromkreis


Messungen mit dem Tastkopf


Der Tastkopf ist ein kompakter frequenzkompensierender Spannungsteiler. Es handelt sich dabei um einen komplexen Widerstand, bestehend aus einem Ohm’schen Widerstand und einem Kondensator. Das Teilverhältnis für alle Frequenzen muss gleich sein, um die erforderliche Frequenzkompensation zu erreichen.

Das Oszilloskop wurde mit einem Signalgenerator verbunden. Anschließend wurde der Tastkopf am Oszi angeschlossen. Mit einem Kunststoffschraubendreher wurde dann der Kondensator verstellt,, um folgende Bilder zu erhalten:


Abbildung 1: richtig kompensiert


Abbildung 2: unterkompensiert


Abbildung 3: überkompensiert


Da keine Messungen durchgeführt wurden, sind leider keine Werte vorhanden.


Darstellung sinusförmiger Größen


Am Signalgenerator wurden eine Spannung von 10V und eine Frequenz von 50Hz eingestellt und das Signal anschließend auf CH1 des Oszilloskops gelegt. Daraus ergab sich folgendes Bild:


Time/Div.

2 ms


V/DIV

5 V

Periode

Amplitude

Abbildung 4: sinusförmiger Verlauf


Das Triggerlevel legt die Spannung UTr fest, bei welcher am Oszilloskop die Bilderstellung beginnt. Wird am Regler „Level“ die Spannung verändert, verschiebt sich das Bild nach links oder rechts. Es erfolgt somit eine verspätete oder vorzeitige Auslösung im Vergleich zur vorher gewählten Spannung.


Wird das Triggerlevel größer gewählt als die maximale Spannung des Eingangssignals, erfolgt keine Auslösung mehr.


Bei Änderung der Triggerflanke durch den Knopf „Slope“, wird die Periode entweder abfallend oder aufsteigend dargestellt. Das Bild verschiebt sich dadurch noch oben bzw. unten. Die Periode selbst wird dadurch nicht verändert, sondern nur in einer veränderten Form dargestellt.



Ermittelte Werte

Scheitelwert der Spannung in V

10

Periodendauer in ms

20

Messungen verschiedener Spannungen einer Gleichrichterschaltung


Die folgende Schaltung wurde für den Versuch aufgebaut:


C1 = 10 µF


Rm =10 Ω


RL = 510 Ω

Abbildung 5: SB 9, S. 19, Abb. 2.5, Schaltung zur Messung von Signalen an einer Gleichrichterschaltung


Abbildung 6: Für den Versuch aufgebaute Schaltung


Bei allen Versuchen wurden noch vor Aufbau der Schaltung alle Ohm’schen Widerstände mit einem Digital-Multimeter überprüft.

Abbildung 7: Messung an einem Ohm’s.....[Volltext lesen]



Download Labor Elek­tro­tech­nik. Versuchs­aus­wer­tung und Labor­pro­to­koll ELT. Versuch 2: Oszil­lo­skop im Grund­strom­kreis - Versuch 10: Kenn­li­nien einer Diode und eines Tran­sis­tors - Versuch 12: Grund­schal­tungen des Opera­ti­ons­ver­stär­kers (OPV)
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Statischer Diodenwiderstand RD, stat.


Einstellung Oszilloskop:

V/Div.: 0,5 V


Berechnung:


RD, stat. === 70 Ω


= 0,7 V

AP

Abbildung 14: Steigungsdreieck zur Berechnung des stat. Diodenwiderstandes


Dynamischer DiodenwiderstandrD, dyn.


Einstellung Oszilloskop:

V/Div.: 0,5 V


Berechnung:


rD, dyn. === 5 Ω


Ux ≈ 0,05 V

Tangente zur Kennlinie im AP

AP

Abbildung 15: Bild mit Tangente zur Berechnung

des dyn. Diodenwiderstandes


Aufnahme der Ausgangskennlinien eines NPN-Transistors


Die folgende Schaltung wurde für den Versuch aufgebaut:


U˷ = 12V

f = 50 Hz

U= = 0 – 10 V regelbar

R1 = 100 kΩ

R2 = 100 Ω


Abbildung 16: SB 9, S. 50, Abb. 10.7, Schaltung zur Aufnahme der Ausgangskennlinie eines NPN-Transistors


CH I: Spannung Uy am Ohm’schen Widerstand R2

Abbildung 17: Für den Versuch aufgebaute Schaltung

(Y-Achse)

CH II: Spannung Ux am Transistor (X-Achse)


Mit der erwarteten Transistorkennlinie soll der Zusammenhang zwischen der

Kollektor-Emitter-Spannung UCE (UCE = UY) und dem Kollektorstrom hergestellt

werden.

Da der Strom umgekehrt proportional zur Spannung ist, wurde für CH I die

Einstellung INV gewählt, um auf der Y-Achse den Kol.....

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Berechnung zu Abb. 18.



Oszi-Bild für IB = 75 µA


Abbildung 19: Oszi-Bild für IB = 75 µA

Werte aus Bild 19 für Punkt A:

UYA = 2,2 V; ∆UYA = 0,1 V; ∆UXA = 4,3 V


Berechnungen:


IC == 22 mA

IC == 1,0 mA

B == 293

RCE == 4,3 kΩ


Werte aus Bild 19 für Punkt B:

UYB = 1,0 V; ∆UXB = 0,1 V


Berechnungen:


IC == 10 mA

RCE == 10 Ω


Oszi-Bild für IB = 50 µA


Abbildung 20: Oszi-Bild für IB = 50 µA


Werte aus Bild 20 für Punkt A:

UYA = 1,5 V; ∆UYA = 0,03 V; ∆UXA = 5,0 V


Berechnungen:


IC == 15 mA

IC == 0,3 mA

B == 300

RCE == 16,7 kΩ


Werte aus Bild 20 für Punkt B:

UYB = 0,5 V; ∆UXB = 0,05 V

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Bei konstantem Basisstrom steigt, bei zunehmender Kollektor-Emitter-

Spannung, der Kollektorstrom stark an. Nimmt UCE weiter zu, nimmt die

Steigung der Kennlinie ab und verläuft fast waagrecht. Somit kann man den

Transistor gut als Verstärker oder Schalter einsetzen.


Versuch 12: Grundschaltungen des Operationsverstärkers (OPV)


Übertragungskennlinie eines OPV in nicht invertierender Schaltung


Die folgende Schaltung wurde für den Versuch aufgebaut:


R1 = 100 kΩ

R2 = 10 kΩ

R3 = 10 kΩ


Versorgungsspannung am OPV


UCCP = +15 V

UCCN = -15 V

Abbildung 22: SB 9, S. 58, Abb. 12.2, Prinzipschaltbild eines nicht invertierenden Verstärkers


Einstellungen am Oszilloskop


CH I: Ausgangsspannung UA (Y-Achse)

CH II: Eingangsspannung UE (X-A.....


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Erkennbar ist, dass bereits kleinste Eingangsspannungen zur vollen (nicht invertierenden)

Aussteuerung genügen. Die Ausgangsspannung ist dabei jedoch durch die Betriebsspannung des OPV

begrenzt: Die sogenannte „Sättigung“ liegt in diesem Versuch bei ca. +/- 13,5 V, was der Betriebsspannung abzüglich „Verlust“ entspricht.


Übertragungskennlinie eines OPV in invertierender Schaltung


Die folgende Schaltung wurde für den Versuch aufgebaut:


R1 = 100 kΩ

R2 = 10 kΩ

R3 = 10 kΩ


Versorgungsspannung am OPV


UCCP = +15 V

UCCN = -15 V


Abbildung 25: SB 9, S. 59, Abb. 12.4,

Prinzipschaltbild eines invertierenden

V.....

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Formeln:


VU =


L = 20lg VU


Frequenz in kHz

1

10

15,5

18

25

34,5

45

Verstärkungsfaktor VU

= 10,5

= 10,5

= 9,47

= 8,42

= 6,3

= 4,21

= 3,16

Verstärkungsmaß LU in dB

20,4

20,4

19,5

18,5

16

12,5

10

Die Werte wurden in ein Bode-Diagramm (doppelt Logarithmisches Papier) übertragen. Daraus kann man nun die Grenzfrequenz ablesen. Laut Definition ist die Grenzfrequenz fgdie Frequenz, bei der die Verstärkung um Faktorabgenommen hat. Daraus ergibt sich:


VUfg === 7,4


LUfg = 20lg(7,4) = 17,4 dB


Wenn man den Wert LUfg = 17,4 dB ins Bode-Diagramm einzeichnet, erhält man die Grenzfreq.....


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