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Elektrotechnik. Laborauswertung

Hausarbeit 2016 35 Seiten

Elektrotechnik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1 Allgemeines
1.1 Durchgeführte Versuche
1.2 Verwendete Geräte

2 Versuch 2: Messungen mit dem Oszilloskop im Grundstromkreis
2.1 Berechnung der Grenzfrequenz des Oszilloskops
2.2 Messungen mit dem Tastkopf
2.3 Darstellung sinusförmiger Signale
2.4 Beschreibung der Bildänderung bei Variation von UTr
2.5 Beschreibung der Auswirkung bei UTr, die größer ist als der Maximalwert des Signals
2.6 Messung verschiedener Spannungen einer Gleichrichterschaltung
2.7 Berechnung der Stromstärken am Widerstand RL und Kondensator Ci

3 Versuch 10: Kennlinien einer Diode und eines Transistor
3.1 Aufnahme der Strom-Spannungskennlinie einer Diode
3.2 Aufnahme der Strom-Spannungskennlinie einer Z-Diode
3.3 Ermittlung der Werte der Z-Diode bei 1-20 mA
3.4 Aufnahme der Ausgangskennlinie eines NPN-Transistors

4 Versuch 12: Grundschaltungen des Operationsverstärkers (OPV)
4.1 Übertragungskennlinie eines OPV in nicht invertierender Schaltung
4.2 Übertragungskennlinie eines OPV in invertierender Schaltung
4.3 Frequenzgang und Grenzfrequenz eines OPV in invertierender Schaltung

Eigenständigkeitserklärung

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 2.2-1: Prinzipschaltung eines Tastkopfes (SB 9, Seite 17)

Abbildung 2.2-2: Tastkopf MI007 (Meilhaus Electronic)

Abbildung 2.2-3: Verschiedenen Tastkopfkompensationen (SB 9, Seite 17)

Abbildung 2.2-4: Oszilloskopbild „Tastkopf unterkompensiert“

Abbildung 2.2-5: Oszilloskopbild „Tastkopfüberkompensiert“

Abbildung 2.2-6: Oszilloskopbild „Tastkopf kompensiert“

Abbildung 2.3-1: Sinusförmige Spannung am Oszilloskop bei 50 Hz

Abbildung 2.3-2: Scheitelspannung und Periodendauer

Abbildung 2.6-1: Schaltbild nach Studienbrief 9, Seite 19 (U angepasst)

Abbildung 2.6-2: Schaltung nach Abbildung 2.6-1

Abbildung 2.6-3: Oszilloskopbild der Diode

Abbildung 2.6-4: Schaltung nach Abbildung 2.6-1 (erweiterte Messung)

Abbildung 2.6-5: Oszilloskopbild zur Abbildung 2.6-4

Abbildung 2.6-6: Oszilloskopbild Widerstand und Kondensator

Abbildung 3.1-1: Kennlinienaufnahme der Diode (SB 9, Seite 50)

Abbildung 3.1-2: Schaltung nach Abbildung 3.1-1

Abbildung 3.1-3: Oszilloskopbild Diode

Abbildung 3.1-4: Schleusenspannung Us

Abbildung 3.1-5: Oszilloskopbild Diode

Abbildung 3.2-1: Z-Diode

Abbildung 3.2-2: Oszilloskopbild der Z-Diode

Abbildung 3.2-3: Sperr- und Durchlassrichtung der Z-Diode

Abbildung 3.3-1: Statischer Widerstand der Z-Diode

Abbildung 3.4-1: Ausgangslinienaufnahme eines NPN-Transistors (SB 9, Seite 50)

Abbildung 3.4-2: Schaltung nach Abbildung 3.4-1

Abbildung 3.4-3: Nullpunkt des Versuches 3.4

Abbildung 3.4-4: Kollektorstrom IC und Stromverstärkung B bei 25 μA

Abbildung 3.4-5: Kollektorstrom IC und Stromverstärkung B bei 50 μA

Abbildung 3.4-6: Kollektorstrom IC und Stromverstärkung B bei 75 μA

Abbildung 3.4-7: Kollektorstrom IC und Stromverstärkung B bei 100 μA

Abbildung 3.4-8: rce mit Ib =25 μA

Abbildung 3.4-9: rce mit Ib =50 μA

Abbildung 3.4-10: rce mit Ib =75 μA

Abbildung 3.4-11: rce mit Ib =100 μA

Abbildung 4.1-2: Schaltbild "nicht invertierender Verstärker"

Abbildung 4.1-1: Nicht invertierender Verstärker

Abbildung 4.1-3: Schaltung "nicht invertierender Verstärker"

Abbildung 4.1-4: Nullpunkt festgelegt

Abbildung 4.1-5: Übertragungskennlinie "nicht invertierender Verstärker"

Abbildung 4.2-1: Invertierender Verstärker

Abbildung 4.2-2: Schaltbild "invertierender Verstärker"

Abbildung 4.2-3: Schaltung "invertierender Verstärker"

Abbildung 4.2-4: Nullpunkt festgelegt

Abbildung 4.2-5: Übertragungskennlinie "invertierender Verstärker“

Abbildung 4.3-1: BODE-Diagramm

Tabellenverzeichnis

Tabelle 2.2-1: Überprüfung der Kalibrierung des Tastkopfes

Tabelle 2.3-1: Werte am Oszilloskop

Tabelle 2.7-1: Messergebnisse an der Gleichrichterschaltung

Tabelle 4.3-1: Differenzverstärkungsmaß

1 Allgemeines

1.1 Durchgeführte Versuche

- Oszilloskop im Grundstromkreis (Versuch 2)
- Kennlinien einer Diode und eines Transistors (Versuch 10)
- Grundschaltung des Operationsverstärkers (OPV)

1.2 Verwendete Geräte

- Oszilloskop
- Frequenzgenerator
- Labornetzteil
- Tastkopf
- Multimeter
- Operationsverstärker

2 Versuch 2: Messungen mit dem Oszilloskop im Grundstromkreis

2.1 Berechnung der Grenzfrequenz des Oszilloskops

Wie alle Messgeräte hat auch das Oszilloskop bestimmte Grenzen. Eine dieser Grenzen ist die obere Grenzfrequenz fG. Im Bereich der oberen Grenzfrequenz und darüber wird die Amplitude nicht mehr richtig gemessen bzw. angezeigt. Mit diesem Wert kann man die Bandbreite des Oszilloskops bestimmen.

Die Formel für die Berechnung lautet:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Mit der Eingangsimpedanz des Oszilloskops von R = 1 ΜΩ (106 Ω) und Eingangska­pazität der BNC-Buchse von C = 20 pF (20*Ш12 F) ergibt sich folgende Grenzfre­quenz des Oszilloskops:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.2 Messungen mit dem Tastkopf

Während einer Messung können unterschiedliche Gegebenheiten die Messergebnis­se verfälschen (z.B. Messfehler bei lan­ gen Messkabeln). Für diese Fälle wird ein frequenzkompensierter Spanungsteiler verwendet. Derartige Teiler gibt es in sehr kompakter Ausführung, wobei diese dann üblicherweise als „Tastkopf“ bezeichnet werden. In der Abbildung 2.2-1 ist eine Prinzipschaltung des Tastkopfes abgebil­det.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Ein konkretes Beispiel eines Tastkopfes ist in der. Abbildung 2.2-2 zu sehen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Zeigt das Bild am Oszilloskop eine Rechteckspannung, so ist der Tastkopf kompen­siert. Eine Abweichung des idealen Bildes einer Rechteckspannung ergibt sich aus der Über- bzw. Unterkompensation, die durch den Tastkopf behoben werden kann. Um die Einstellung durch äußere elektronischen Einflüsse nicht zu verfälschen wird für die Verdrehung der Einstellschraube am Tastkopf ein isolierter bzw. nicht­metallischer Schraubendreher verwendet. Bevor die Messung mit dem Tastkopf be­ginnen kann muss seine Kalibrierung geprüft werden. Entsprechen die gemessenen Werte den Sollwerten ist der Tastkopf kalibriert und kann eingesetzt werden (Tabelle 2.2-1).

Tabelle 2.2-1: Überprüfung der Kalibrierung des Tastkopfes

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Zur Veranschaulichung sind in der Abbildung 2.2-3 die drei unterschiedlichen Tast­kopfkompensationen abgebildet.

Die drei folgenden Oszilloskopbilder zeigen die reellen Darstellungen dieser Kom­pensationen auf einem Oszilloskop HM407 der Firma HAMEG.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.2-4: Oszilloskopbild „Tastkopf unterkompensiert“

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.2-5: Oszilloskopbild „Tastkopf überkompensiert“

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.3 Darstellung sinusförmiger Signale

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.3-1: Sinusförmige Spannung am Oszilloskop bei 50 Hz

Zur Darstellung der sinusförmigen Kurve (Abbildung 2.3-1) wurde zunächst eine Fre­quenz von 50 Hz und Spannung von ca. 10 Volt am Frequenzgenerator HM8030-6 der Firma HAMEG eingestellt. Die zwei wichtigen Einstellungen zur Darstellung des Graphen sind die Zeitbasis (TIME/DIV.) und der y-Verstärker (VOLTS/DIV.). Der Bildschirm ist in Kästchen (Divisions bzw. Div.) unterteilt. Durch die Einstellung am Drehknopf „TIME/DIV.“ lässt sich die Skala der x-Achse wählen. Der y-Verstärker (Drehknopf „VOLTS/DIV.)“ verstärkt das Eingangssignal und legt diese Spannung an die y-Ablenkplatten an.

Tabelle 2.3-1: Werte am Oszilloskop

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die während des Versuches abgelesenen Werte am Oszilloskop (Tabelle 2.3-1) las­sen sich mit der Abbildung 2.3-2 folgendermaßen erklären:

Der Scheitelwert der Spannung ist durch den Abstand vom Nullpunkt und dem Schei­telpunkt in y-Richtung definiert. Da in der Abbildung 2.3-2 der Nullpunkt nicht eindeu­tig bestimmt werden kann wird der Scheitelwert über den „Spitze-Spitze-Wert“ be­rechnet. Der Spitze-Spitze-Wert der Spannung (gelbe Bemaßung) verläuft in y- Richtung vom unteren zum oberen Scheitelpunkt über 4 Kästchen. Durch die Anzei­gen unten links (Y1:5V) ist ein Kästchen (Div.) mit 5 Volt definiert. Der Spitze-Spitze­Wert lässt sich somit folgendermaßen Berechnen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Der Scheitelwert entspricht der Hälfte des Spitze-Spitze-Wertes:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Periodendauer kann durch die Frequenz berechnet werden. Die Formel dazu lautet:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.4 Beschreibung der Bildänderung bei Variation von Um

Durch die Verstellung der Triggerspannung Urr wird der Anfangspunkt von der Si­nuskurve verändert. Will man die Startposition der Sinuskurve entlang der Y-Achse nach oben bzw. unten verschieben muss man den Drehknopf „LEVEL“ betätigen. Somit kann jede beliebige Startposition der Kurve unterhalb des Scheitelwertes ge­wählt werden. Mit „SLOPE“ kann man zwischen steigende oder fallende Flanke wechseln.

2.5 Beschreibung der Auswirkung bei Um die größer ist als der Maximalwert des Signals

Wenn die Triggerspannung Urr größer als der Maximalwert des Signals ist wartet das Oszilloskop auf den Bildanfang, der aber nicht erreicht wird. Das Bild am Oszil­loskop bleibt somit leer bzw. ist nicht zu gebrauchen. Hierbei kann eine automatische Triggerung hilfreich sein.

2.6 Messung verschiedener Spannungen einer Gleichrichterschaltung

Für die Ermittlung der Spannungen wurde eine Schaltung nach dem folgenden Schaltbild aufgebaut (Abbildung 2.6-1):

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.6-1: Schaltbild nach Studienbrief 9, Seite 19 (U angepasst)

a) Ermittlung der Diodenspannung

Verwendete Bauteile und Einstellungen für den Aufbau der Schaltung:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.6-2: Schaltung nach Abbildung 2.6-1

Da die Diodenspannung nicht direkt gemessen werden kann, wird sie mit der folgen­den Formel berechnet:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.6-3: Oszilloskopbild der Diode

Die Kanäle werden durch „ADD“ addiert und der Kanal 1 „invitiert“. Die hohe Span­nung unterhalb der 0-Linie ist naturgemäß negativ und wird durch das Sperren der Diode hervorgerufen. Dies verursacht auch einen hohen Widerstand, der wiederum einen hohen Spannungsabfall mit sich bringt. Dies wird durch die Addition von der Einspeise- und Kondensatorspannung erklärt.

Berechnung der Diodenspannunq Un:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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Details

Seiten
35
Jahr
2016
ISBN (eBook)
9783668381414
Dateigröße
2.9 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v351418
Institution / Hochschule
Hamburger Fern-Hochschule – Wirtschaftsingenieurwesen (München)
Note
bestanden (ohne Nacharbeit)
Schlagworte
SL Studienleistung ELT Elektrotechnik Elektronik HFH Hamburger Fern-Hochschule Studienzentrum München Labor Auswertung Hausarbeit Laborauswertung München

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Titel: Elektrotechnik. Laborauswertung