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Versuch 1 - HAW Hamburg

1. Erlautern Sie Ursachen f r das Absinken der Eingangsspannung U Innenwiderstand der Quelle Erkl ren Sie die Ver nderung der Welligkeit Zeitkonstante Version 1 2 Stand SS 2010 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Faku t t Life Sciences Versuch 5 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Science Der Transistor und seine Anwendung A H LT LL TL H A A vi x w f H ir A mz WR 1 Lernziel In diesem Versuch machen Sie sich mit dem NPN Transistor 2N2219 einem seit vielen Jahren bew hrten Kleinsignal und Schalttransistor seinen Eigenschaften Problemen von Transistoren und einigen g ngigen Transistorgrundschaltungen vertraut 2 Vorbemerkung Alle Wechselspannungswerte sind sofern nicht besonders gekennzeichnet als Effektivwerte angegeben Bild1 Kennzeichnung der Anschl sse Anschlussbilder von Transistoren werden typischerweise in der Ansicht auf die Pins also von unten auf den Geh useboden des Transistors gezeichnet Um sich den Schaltungsaufbau zu vereinfachen machen Sie sich eine Skizze in der Sie die Anschl sse in Aufsicht auf den Transistor markieren 3 Vorbereitung F r diesen Versuch m ssen Sie folgende Schaltungen Sachverhalte und Fachbegriffe verstanden haben und erkl ren k nnen Kennlinien von Transistoren Gleichstromverst rkung Verlustleist
2. Oszilloskopieren Sie die Eingangs und die Ausgangsspannung und zeichnen Sie die Verl ufe ab Achten Sie hierbei auf den korrekten zeitlichen Ma stab Verwenden Sie ggf das Scopetool e Messen und berechnen Sie die effektive Ausgangsspannung U als Effektivwert mit dem Oszilloskop gemessen U als Amplitudenwert mit dem Oszilloskop gemessen Formel zur Berechnung von U aus dem gemessenen Amplitudenwert U als Effektivwert aus dem Amplitudenwert berechnet e Ermitteln Sie die Frequenz der Ausgangsspannung Wie gro ist die Leistung die im Widerstand umgesetzt wird Wie gro ist die Leistung die in der Diode umgesetzt wird Version 1 2 Stand SS 2010 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Versuch 4 Faku t t Life Sciences Auswertu ngsh i Ife Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Setzen Sie nun in die Gleichrichterschaltung einen Gl ttungskondensator von 220 uF ein Zeichnen Sie U und U vom Oszilloskop ab Begr nden Sie den Verlauf von e Messen Sie die Ausgangsspannung U mit dem Multimeter e Ermitteln Sie mit dem Multimeter den Wechselspannungsanteils der Ausgangsspannung Warum wird diese Wechselspannung auch Brummspannung genannt Wovon ist die H he dieser Brummspannung abh ngig 4 6 Gleichspannungsnetzteil mit Vollweggleichrichter Bauen Sie das Gleichspannungsnetzteil Bild 5 auf zun chst ohne
3. Spitzen Spitzen Wert Uss und Effektivwert Uet Au erdem erlernen Sie die Anwendung und den Abgleich eines Tastkopfes Vorbemerkung Alle Wechselspannungswerte sind sofern nicht besonders gekennzeichnet als Effektivwerte angegeben Im Praktikum werden zur Vereinfachung der Verkabelung an den BNC Buchsen der Ger te Adapter verwendet Hierbei sind der rote Anschluss des Adapters mit dem Innenleiter der BNC Buchse und der schwarze Anschluss mit dem Au enleiter der BNC Buchse verbunden F hren Sie eine sinnvolle Dokumentation Ihrer Beobachtungen durch Notieren Sie insbesondere die gew hlten Einstellungen f r Zeitbasis Empfindlichkeit und Triggerpegel Vorbereitung Zur Vorbereitung arbeiten Sie bitte den im Anhang befindlichen Leitfaden Das Oszilloskop Theorie und Anwendung sowie die Gebrauchsanleitung des Oszilloskops TDS 20020 durch Sie sollen Begriffe wie Empfindlichkeit Triggerung Kopplung Bandbreite Eingangsimpedanz Tastkopf Zeitbasis erkl ren k nnen Informieren sie sich weiterhin ber die Begriffe Amplitude Spitzen Spitzen Wert Effektivwert Warum wird dieser Wert ben tigt Welche allgemeine Formel gilt Effektivwert eines sinusf rmigen Signals Welche spezielle Formel gilt AC DC Offset Berechnen Sie die theoretischen Effektivwerte zu Aufgabe 1 Tab 1 und zu Aufgabe 2 Tab 2 Entnehmen Sie den nachstehenden Spezifikationen des Multimeters bis zu welcher Frequenz
4. 00000 20 N r r 633 On o Be Schaltung 2 Bestimmen Sie die Grenzfrequenz rechnerisch mittels der gemessenen Bauteilewerte und messtechnisch aus der bertragungsfunktion Vergleichen Sie die ermittelten Werte mit der in der Vorbereitung theoretisch ermittelten Grenzfrequenz Erkl ren Sie die auftretenden Differenzen Version 1 7 Stand SS 2013 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Faku t t Life Sciences Ve rsuch 3 Hochschule f r Angevvandte VVissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Messen sie den Amplitudengang und den Phasengang zwischen 100 Hz und 50 kHz W hlen sie geeignete Frequenzabstande Beobachten Sie den Bereich um die Grenzfrequenz besonders genau e Stellen Sie Amplituden und Phasengang im Bodediagramm dar 4 3 Tiefpass als ntegrierer Sie sollen Sinus Rechteck und Drefecksignal mit der Tiefpassschaltung integrieren W hlen Sie eine geeignete Frequenz bei der der Tiefpass integrierend wirkt VVelche Bedingung muss erf llt sein u e Dokumentieren Sie Eingangs und Ausgangsspannung phasenrichtig in einem Diagramm jeweils f r Sinus Rechteck und Dreiecksignal Benutzen Sie hierzu die Oszilloskop Software OpenChoice Erl utern Sie Abweichungen zwischen dem theoretischen und dem realen Signal 4 4 Hochpass als Differenzierer Sie sollen Sinus Rechteck und
5. AC Gleichstromanteile werden unterdr ckt und Signale unter 10 Hz werden ged mpft Noise reject Hier wird der Triggerschaltung eine Hysterese hinzugef gt Wurde die Triggerschwelle passiert so muss das Signal zun chst einen gewissen Pegelbereich berschreiten um erneut einen Trigger ausl sen zu k nnen Hierdurch wird die Empfindlichkeit gegen ber eventueller Rauschanteile gesenkt reject Hierdurch werden hochfrequente Signalanteile ber 80 kHz ged mpft dementsprechend eignet sich diese Kopplung besonders gut zur Unterdr ckung hochfrequenter St rungen auf niederfrequenten Signalen reject Wie bei der AC Kopplung wird ein Hochpass in den Signalpfad eingef gt Folglich werden Gleichstromanteile des Triggersignals gesperrt und niederfrequente Signalanteile unter 300 kHz stark ged mpft Hierdurch kann z B der Einfluss von Netzst rungen auf den Trigger unterdr ckt werden Die Triggerkopplung hat nur einen Einfluss auf das Signal das in die Triggerschaltung weitergeleitet wird Sie hat keinerlei Auswirkung auf die Bandbreite oder Kopplung des Vertikalsystems Tek M a SEH M Fos 0005 CHI So kann es in der Praxis vorkommen dass Kopplung z m Beispiel bei einem Signal mit Gleichspannungsoffset trotz scheinbar korrekt eingestelltem Triggerpegel das Signal 20Hz nicht getriggert wird Abb 22 Der Pfeil am linken Bildschirmrand zeigt den 0 V Bezugspegel des Messkanals an Es f llt auf dass das Signal nicht
6. 000 CH1 H Kopplung Kopplung d Bandbreite Bandbreite H GU R en e m Tastkopf Tastkopf 1 1 spannung spannung Invertierung Invertierung CHI 1 00 YBy M 100 us CHI 7 4 rr 1 1 VBu 100 us CH1 469 21 3ep 11 03 43 1 39425kHz 21 Sep 11 09 33 210 Abbildung 19 getriggertes Signal Abbildung 20 ungetriggertes Signal Um ein unkontrolliertes Starten des Signals mit beliebigen Startpunkten zu verhindern ist in allen Oszilloskopen eine Triggerschaltung vorhanden Die Triggerschaltung startet den Zeitbasisdurchlauf an einem genau definierten Punkt auf dem Eingangssignal TRIGGER Dieser Startpunkt wird mit den Parametern Triggerart Triggerquelle PEGEL Triggerpegel Triggerflanke und Triggerkopplung festgelegt Beim TDS 2002c kann der Triggerpegel ber den Pegeleinsteller auf der Ger tefrontplatte 69 eingestellt werden Die Einstellm glichkeiten f r die Triggermuster Triggerquelle Triggerflanke und Triggerkopplung k nnen ber das CO ERWEITERT Triggermen aufgerufen werden TRIG Triggermuster Es stehen in der Regel mehrere Triggermuster zur Verf gung Die gebr uchlichsten sind Flankentrigger Videotrigger und Impulsbreiten AUF 50 SETTO Trigger SETZEN 50 Im Praktikum wird ausschlie lich die Flankentriggerung verwendet Hierbei dl ue FORCE triggert das Oszilloskop auf der fallenden oder steigenden Flanke des TRIG i Triggersignals sobald der gew nschte Triggerpegel erreicht wi
7. A VZ D ZHY 09 Au 006 SSN ZHY 01 ACEL z 0 ZHY OL A yz D ZW OL Au 006 SSN 2 Z NE L D ZHIZ AZ z 0 ZHZ Au 006 D ZH 009 NEL D ZH 009 Atz N ZH 009 Sunil sur Bunuueds s p IEUDIS 51680 2 AQ sap pun 5 Version 1 9 Stand WS 2013 2014 3von8 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke V h Faku t t Life Sciences ersu Hochschule f r Angewandte Wissensehalten Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Aufgabe 2 AC DC Darstellung Stellen Sie am Generator ein Sinussignal mit 1 kHz Uss 10 V ohne Gleichspannungsoffset ein Stellen Sie am Oszilloskop die Nulllinie von Kanal 1 auf die mittlere Gitterlinie ein und w hlen Sie geeignete Parameter f r Zeitbasis Empfindlichkeit und Triggerpegel Messen Sie die Signalspannung mit dem Fluke Multimeter in den Betriebsmodi AC und DC Messen Sie die Signalspannung mit der automatischen Effektivwertmessung des Oszilloskops in AC und DC Kopplung Stellen Sie nun am Generator ein Sinussignal mit 1 kHz Uss 10 V und einem Gleichspannungsoffset von 5 V ein Stellen Sie am Oszilloskop die Nulllinie von Kanal 1 auf die vorletzte Gitterlinie ein und w hlen Sie geeignete Parameter f r Zeitbasis Empfindlichkeit und Triggerpegel Wiederholen Sie die Messungen Sie m ssen gegebenenfalls bei der Ums
8. ISBN 3 540 24309 7 J C B hmke Das Multimeter ein Leitfaden zur Messung von Spannungen und Str men Siehe Anhang Folgende Gebrauchsanleitungen finden Sie auf der Laborhomepage Fluke Multimeter Typ 83 V 87 179 Hameg Labornetzger t HM7042 5 Hameg Multimeter HM8012 Weblinks http de wikipedia org wiki Potentiometer Diese Seite besch ftigt sich mit dem Aufbau verschiedener Potentiometertypen Die englische Version ist ausf hrlicher und besch ftigt sich mehr mit dem Aufbau und der Anwendung sowie der Theorie http en wikipedia org wiki Potentiometer Englische Version von Wikipedia der freien Enzyklop die Diese Seite besch ftigt sich ausf hrlich mit verschiedenen Potentiometertypen ihrem Aufbau und ihrer Anwendung sowie dem Problem des belasteten Spannungstellers http sound westhost com pots htm Englischsprachige Website die sich mit Aufbau und Anwendung von verschiedenen Potentiometertypen besch ftigt Viele Praxisbeispiele f r Anwendungen im Audiobereich 4 4 Version 1 7 Stand WS 2011 2012 Das Multimeter ein Leitfaden zur Messung von S pa n n u n g e n u nd St r me n Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences 1 Spannungsmessung Abbildung 1 Messung an einer Quelle Abbildung 2 Messung an einem Verbraucher Das Spannungsmessger t oder Voltmeter wird mit den zwei Punkten einer Schaltung verbunden zwischen denen die Spannun
9. Ing Jan Claas B hmke Stand WS 2011 2012 4von8 Version 1 0 Das Multimeter ein Leitfaden zur Messung von S pa n n u n g e n u nd St r men Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences 2 Strommessung R gesamt 1 R U U Abbildung 7 Messung des Gesamtstroms Abbildung 8 Messung des Stroms durch R Zur direkten Strommessung muss der zu messende Strom durch das Messger t flie en Das Messger t wird daher zum Messobjekt in Reihe geschaltet siehe Abb 7 und 8 und muss w hrend der Messung st ndig eingebaut sein Zum Ein oder Ausbau des Strommessger tes muss der Stromkreis abgeschaltet und aufgetrennt werden Die Messung erfordert somit einen Eingriff in die zu untersuchende Schaltung und in dieser Zeit eine Unterbrechung des Stromflusses Die Unterbrechung des Stromflusses stellt in der Praxis z B f r Energieversorger oftmals ein Problem dar Daher sollen folgende indirekte Messm glichkeiten nicht unerw hnt bleiben Wenn ein bekannter Widerstand R im Stromkreis liegt kann man mit einem Spannungsmessger t die Spannung U ber dem Widerstand messen und den Strom gem 1 U R ausrechnen Ist eine einzelne stromf hrende Leitung kein Kabel mit Hin und R ckleiter zug nglich verwendet man ein Messger t welches das vom Stromfluss verursachte magnetische Feld erfasst Zangenstrom messer Abb 9 Rogowskispule Bei der Anwendung dieser Verfahren
10. die Sie auf der Homepage des Labors unter Links finden mit den verwendeten Ger ten vertraut Machen Sie sich anhand der ebenfalls auf der Homepage des Labors unter Links zu findenden Datenbl tter insbesondere mit den Kenndaten und Grenzwerten der Bauelemente vertraut Gegebenenfalls sind Vorberechnungen und Herleitungen zu den Versuchen durchzuf hren die Sie w hrend des Versuches zur Kontrolle Ihrer Messungen ben tigen berpr fen Sie Ihre Ergebnisse anhand von Literaturangaben auf Plausibilit t Sollte die Vorbereitung nicht ausreichend zum Verst ndnis des Versuches sein f hrt dies zum Abbruch des Versuchstages sie erhalten einmalig einen Ersatztermin Erneute unzureichende Vorbereitung f hrt zum Ausschluss vom Praktikum 5 VERSUCHSDURCHF HRUNG Die Durchf hrung der Versuche hat unter Ber cksichtigung der unter 2 genannten Sicherheitsrichtlinien zu erfolgen berpr fen Sie Ihre Ergebnisse auf Plausibilit t vergleichen Sie hierzu Ihre Messwerte z B mit Ihren Berechnungen aus der Vorbereitung oder den Kenndaten der Bauelemente aus den Datenbl ttern Bevor Sie den Versuch abbauen oder umbauen lassen Sie die Messwerte von den Praktikumsbetreuern kontrollieren Am Ende des Versuchstages besprechen Sie die Ergebnisse mit Ihren Praktikums betreuern und lassen Sie sich Ihr Testatblatt abzeichnen 6 VERSUCHSNACHBEREITUNG Zu jedem Versuch ist ein Ergebnisprotokoll zu erstellen Stellen Sie hierbei Ihre theo
11. einer bestimmten Werteklasse vlt zugeordnet Hierzu wird ein definiertes Referenzsignal in Werteklassen eingeteilt Ch Seas ce Dee sche Duke r m au qulu kl iz kol lu Je mehr Werteklassen zur Verf gung stehen desto kleiner sind die 777 77755 VVerteintervalle und umso genauer ist die SV TNy r R rr Aufl sung Die Abbildungen 8 und 9 vs D D E ABEE 4 1 sollen dies veranschaulichen Die graue Kurve zeigt ein zeit und wertkontinuierliches Analogsignal Die rote Kurve in Abb 8 zeigt ein zeitlich quantisiertes Signal wertm ig ist das Signal hier noch kontinulerlich es kann also an den Abtastzeitpunkten noch jeden 0 1234956 7 8 9 011215 t beliebigen VVert annehmen n Abb 9 wurde Abbildung 9 Zeit und wertm ig quantisiertes Signal Quelle e Wiki Commons der Signalwert nun auch jeweils einer HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand SS 2012 4 von 17 Version 1 2 e O 01 O N Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Umversily of Applied Sciences Signalklasse zugeordnet Es kann also nur noch angegeben werden in welchem Werteintervall der Signalwert zu den Abtastzeitpunkten urspr nglich gelegen hat Die H ufigkeit mit der ein Signal abgetastet wird ist durch die Abtastrate oder Abtasifrequenz fa vorgegeben Je h her f desto pr ziser kann der zeitliche Verlauf
12. 1 4 20 1 U U U J MSS N A NSS VN A NSS VN A NMSS VN A NMSS VN u p sne u p sne u p sne u p sne u p sne u Db r LU ug ug J MSS N J MSS N 95 u p sne u p sne u p sne u ll lsurzq 22 nn 45 5901910 9417 181 1 G 8 010 Y UOA199 3 wuny yeid luny H q old Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke p 9 i 1 Versuch 6 Teil 1 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hambur Fakult t Life Sciences Hamburg University of Applied Science Der Differenzverst rker 4 d 1 Lernziel Der sechste Versuch ist in 2 Teile gegliedert Im ersten Teil dieses Versuches machen Sie sich mit Aufbau Wirkungsweise und Eigenschaften eines Differenzverst rkers vertraut 2 Vorbereitung Folgende Begriffe sollen Sie erkl ren k nnen Differenzverst rkung vo Gleichtaktverst rkung veL Gleichtaktunterdr ckung CMRR G Frequenzgang des Differenzverst rkers Berechnen Sie den Spannungsabfall an den Kollektorwiderst nden bei einem Kollektorstrom Ic von 2 5 mA Setzen Sie bei Ihren Berechnungen f r die Transistoren B 375 ree 4 5 kO ein Berechnen Sie die Differenzverst rkung vo der Schaltung Die Formel entnehmen Sie z B dem Vorlesungsskript Machen Sie eine
13. 1 Gleichstromeigenschaften des Transistors 4 1 1 Gleichstromverstarkung Ziel dieser Aufgabe ist es die Gleichstromverst rkung B des Transistors zu messen Au erdem sollen Sie den Einfluss der Eigenerw rmung beobachten E1 K Ra 0 V V Bild 2 Schaltung 1 Ermittelung der Gleichstromverst rkung Bauen Sie die Schaltung gem Bild 2 auf Schlie en Sie an die Eingangsbuchse E1 eine Gleichspannungsquelle an und stellen Sie Spannungen von 0 bis 7 V ein siehe Tabelle 2 Version 1 8 Stand SS 2013 Prof Dr H K hle Dipl Ing J C B hmke Fakult t Life Sciences Praktikum Elektronik 1 Ve rsuch 5 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Science Da am Transistor bei gr eren Kollektorstr men eine betr chtliche Verlustleistung entsteht und er sich somit stark erw rmt werden die Messwerte nicht statisch sein Sie m ssen die Messwerte daher z gig nach dem Einstellen der jeweiligen Eingangsspannung aufnehmen Messen Sie den Kollektorstrom Ic den Basisstrom ber den Spannungsabfall an R sowie die Basis Emitterspannung Use und berechnen Sie die Gleichstromverst rkung B Erf hlen Sie die nderung der Transistortemperatur Wichtig Brechen Sie den Versuch beim Auftreten von Kollektorstr men Ic gt 160mA ab De V le HA aus Un Tabelle 2 Ermittelung der Gleichstromverst rkung Nach beendeter Messwertaufnahme schalten Sie Eingangs und Betrie
14. Aussage zur unteren Grenzfrequenz der Schaltung 3 Aufgaben 3 1 Arbeitspunkteinstellung Bauen Sie die Schaltung gem Bild 4 auf R 1 R2 Ek Ohm Ek Ohm U1 gt T1 T2 3 gt U A1 VA 2 U A2 U E U E2 U2 1 T N 1kOhm T 3V R3 120 Ohm Bild 4 Diskrete Differenzverstarkerschaltung Version 1 5 Stand SS 2010 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Fakult t Life Sciences Versuch 6 Tel 1 Hochschule f r Angewandte Fees Hambug Hamburg University of Applied Science Als T1 und T2 kommen Transistoren vom BC548C zum Einsatz Wie Sie im Versuch 5 ermittelt hatten sind die Betriebsparameter von Transistoren stark temperaturabh ngig Um den Temperaturfehler m glichst gering zu halten wurden die beiden Transistoren mittels eines w rmeleitenden Klebstoffes gepaart so da sie sich m glichst gleichm ig erw rmen Messen Sie den Spannungsabfall an einem der Kollektorwiderst nde und stellen Sie mit dem Potentiometer P den Arbeitspunkt auf Ic 2 5 mA ein Legen Sie dazu beide Eing nge auf Masse Messen Sie nun die Spannungen UR1 Ur2 Ucei Uce2 Ure und berechnen Sie Ic Ic2 und Re be Ic Ic2 Re Das Verh ltnis der Kollektorstr me soll zwischen 0 90 und 1 10 liegen Ist das nicht der Fall w hlen Sie ein anderes Transistorpaar 3 2 Verhalten bei Differenzsignalen Nehmen Sie die Aussteuerungskennlinien Ua1 und Ua gt
15. Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Unmwersiiy of Applied Sciences Dieser Effekt wird sp ter bei der Wahl der Zeitbasiseinstellungen s u wichtig werden da die hier gew hlten Einstellungen die Abtastfrequenz f des Oszilloskops beeinflussen Wird eine zu langsame Zeitbasiseinstellung gew hlt so wird die Abtastfrequenz so weit reduziert dass es bei schnellen Signalen zu Aliasing kommen kann Die Gefahr des Aliasing stellt somit einen der gr ten Nachteile der digitalen Oszilloskope dar 2 4 Das Vertikalsystem Wie wir bereits in der Einleitung gesehen haben besteht das Vertikalsystem aus mehreren Abschw chern Verstarkern und dem Koppler bzw Kopplungseinsteller Das vertikale System skaliert und positioniert die Eingangssignale so dass sie auf dem Bildschirm sinnvoll dargestellt werden k nnen Abbildung 11 zeigt die Bedienelemente des im Praktikum verwendeten Oszilloskops TDS2002c die Beschreibungen hierzu sind auf andere Oszilloskope sinngem genauso anwendbar BEE HORIZONTAL EEE TRIGGER PEGEL l 157 OD CURSOR 1 VOLTS DIV VOLTS DIV un ee 4 e SN ee w i Abbildung 11 Bedienelemente des Vertikalsystems Die wichtigsten Bedienelemente sind hierbei die Positionsregler 1 zur Regelung der Lage der Nullinie des Kanals auf dem Bildschirm die Empfindlichkeitsregler 2 zur Anpassung der Empfindlichkeit und
16. Dreiecksignal mit der Hochpassschaltung differenzieren W hlen Sie eine geeignete Frequenz bei der der Hochpass differenzierend wirkt Welche Bedingung muss erf llt sein u e Dokumentieren Sie Eingangs und Ausgangsspannung phasenrichtig in einem Diagramm jeweils f r Sinus Rechteck und Dreiecksignal Benutzen Sie hierzu die Oszilloskop Software OpenChoice Erl utern Sie Abweichungen zwischen dem theoretischen und dem realen Signal 4 Version 1 7 Stand SS 2013 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Faku t t Life Sciences Ve rsuch 3 Hochschule f r Angevvandte VVissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences 4 5 Analyse eines unbekannten Vierpols Nachdem Sie sich mit den Eigenschaften von Hoch und Tiefpass vertraut gemacht haben sollen Sie einen Vierpol mit unbekanntem Verhalten untersuchen Es ist lediglich bekannt dass es sich um eine RC Kombination handelt e Bestimmen Sie durch Messungen mit dem Multimeter den Wert des eingebauten Widerstandes e Nun schlie en Sie gem der Beschriftung des Vierpols den Frequenzgenerator an und oszilloskopieren Sie die Ein und Ausgangssignale Untersuchen Sie das Ubertragungsverhalten mit Sinussignalen von 500 Hz sowie 50 kHz und entscheiden Sie ob es sich um ein Hochpass oder Tiefpassfilter handelt Dokumentieren Sie Ihre Messungen mit der Oszilloskop Software OpenChoice e Schalten Sie den Generator auf Rechtecksignal
17. Signalkomponenten AC und DC beeinflussen dann die Anzeige Bei der AC Kopplung EEE hingegen wird zwischen de BNC Buchse und DC Fingangsabschvvacher l ein Kondensator in Reihenschaltung in den Eingang Signalpfad eingef gt Hierbei wirken der 1 zum Eingangsabschw cher 1 l Kondensator und die 4 Impedanz des Masse bzw Ground Eingangsabschw chers zusammen als Abbildung 12 Vereinfachte Eingangsschaltung Hochpass vergl Abb 12 Die untere Grenzfrequenz liegt bei den meisten Oszilloskopen bei 10 Hz bei dieser Frequenz wird das Signal nur noch mit 71 seiner eigentlichen Amplitude dargestellt Unterhalb der Grenzfrequenz werden die Signale noch st rker abgeschw cht Folglich werden aufgrund des Hochpasses bei AC Kopplung DC Anteile des Signals vollst ndig blockiert und niederfrequente AC Anteile sehr stark abgeschw cht HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand SS 2012 7 von 17 Version 1 2 Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Unmwersiiy of Applied Sciences Verbunden mit dem Einsteller f r die Kanalkopplung ist die Ground Funktion f r das Eingangssignal Hiermit wird der Signalpfad unterbrochen und der Abschw chereingang auf Masse gelegt Folglich wird bei Wahl dieser Einstellung eine Linie bei 0 Volt auf dem Bildschirm angezeigt die mit Hilfe des Positionsw hlers auf d
18. Werte in ein Spannungs Strom Diagramm ein Spannung Abszisse Strom Ordinate Bestimmen Sie aus der Kennlinie die Leerlaufspannung U0 den Kurzschlussstrom k und berechnen Sie den Innenwiderstand H Uo k Stimmen die Werte mit den in der Vorbereitung bestimmten Werten berein e Berechnen Sie die im Lastwiderstand umgesetzte elektrische Leistung P Zeichnen Sie U und P in Abh ngigkeit von R in ein Diagramm und diskutieren Sie die Kurven e Berechnen Sie die relative Abweichung zwischen den theoretischen und den gemessenen Werten Nennen Sie m gliche Fehlerquellen sch tzen Sie deren Gr e ab und beurteilen Sie die Qualit t Ihrer Messergebnisse e Weichen Einfluss haben die Messger te Erfolgt die Messung stromrichtig oder spannungsrichtig bzgl der Last 3von4 Version 1 7 Stand WS 2011 2012 Prof Dr H K hle Dipl Ing J C B hmke Praktikum Elektronik 1 Faku t t Life Sciences Ve rsuch 1 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Ger teliste Potentiometer 1 div Widerst nde unterschiedlicher Toleranz Klemmbrett Labornetzgerat Hameg HM7042 5 Digitalmultimeter Fluke Modell 83 V 87 179 Digitalmultimeter Hameg HM8012 Literaturhinweise und interessante Weblinks Tietze Schenk Halbleiterschaltungstechnik Springer Verlag ISBN 3 540 42849 6 E Hering K Bressler J Gutekunst Elektronik f r Ingenieure Springer Verlag
19. der Effektivwert eines Sinussignals mit einem Effektivwert von 10 V verl sslich gemessen wird om Lean m l a 5042 6042 1 kiz ET 0 1 mv 0 5 96 4 0 001 V 0 5 9 2 0 01 V 0 5 2 ad V 0 5 2 5 96 2 I I I unspezifiziert Einen Wert von 10 bei Ablesungen von weniger als 200 hinzuf gen Frequenzbereich 1 kHz bis 2 5 kHz Quelle Gebrauchsanleitung Fluke Multimeter Modell 83 1 von8 Version 1 9 Stand VVS 2013 2014 Prof Dr H K hle Dipl Ing J C B hmke Fakult t Life Sciences Praktikum Elektronik 1 Ve rsu ch 2 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Aufgaben Aufgabe 1 Charakteristika von Sinussignalen In dieser Aufgabe sollen Sie den Unterschied zwischen Amplitude Spitzen Spitzen Wert und Effektivwert erkennen und au erdem Periodendauer und Frequenz bestimmen Bauen Sie die Schaltung 1 auf d 935 On o 0000000 00000 20 Schaltung 1 Oszilloskop nach Anleitung in Betrieb nehmen Stellen Sie mit dem Funktionsgenerator ein sinusf rmiges Signal ein Stellen Sie am Generator eine Frequenz von 500 Hz ein Stellen Sie dabei das Oszilloskop so ein dass Sie m glichst genau ablesen k nnen Hierzu die Zeitbasis so w hlen dass Sie ca 1 5 bis 3 Perioden auf dem Bildschirm sehen k nnen Die Empfindlichkeit so w hlen dass das Signal so gro wie m glich
20. grafisch den Arbeitspunkt Spannung am Vorwiderstand Ur Zenerspannung an der Diode U Strom im Arbeitspunkt lz Ermitteln Sie mit dem Multimeter die Durchbruchspannung Liegt der Wert innerhalb der vom Hersteller angegebenen Toleranzen Datenblattangabe Uz bei 2 Messwert Uz bei iz Wie verhalten sich die Spannungsabfalle an der Diode und an Ry wenn die Eingangsspannung zwischen 7 V und 10 V schwankt Version 1 2 Stand SS 2010 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Versuch 4 Fakult t Life Sciences Ausvvertungshilfe null ee SS 4 3 Leuchtdiode LED Berechnung von berpr fen Sie mit dem Multimeter und Ir F Entspricht die Diode den Spezifikationen und ist ein sicherer Betrieb gew hrleistet 4 4 Fotodiode Betreiben Sie eine Fotodiode vom Typ BPW 43 bei UB 5 V mit Ry 10 KQ Ist sie in Sperr oder Durchlassbetrieb zu betreiben Messen Sie den Dunkelstrom und den Strom bei Lichteinfall ber den Spannungsabfall an IHe bunkel e Machen Sie anhand der Angaben im Datenblatt eine ungef hre Aussage ber den Energie einfall pro cm Version 1 2 Stand SS 2010 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Versuch 4 Faku t t Life Sciences Auswertu ngsh i Ife Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences 4 5 Einweggleichrichtung
21. selbst einen geeigneten Ma stab Es werden nur sauber gezeichnete Grafiken anerkannt die in Gr e und Ma stab mindestens der Genauigkeit der Messung entsprechen Vorbereitung Machen Sie sich anhand des im Anhang befindlichen Leitfadens und der auf der Laborhomepage verf gbaren Ger temanuals mit der Strom und Spannungsmessung vertraut Sie sollten insbesondere wissen welche Sicherheitsregeln einzuhalten sind wie die Ger te anzuschlie en sind und welche Messabweichungen durch Anschluss des Ger tes auftreten k nnen Weiterhin sollten sie die Eigenschaften von Widerstandsnetzwerken sowie Aufbau und Funktion eines Potentiometers kennen Sie sollen Begriffe wie Leerlaufspannung Us Innenwiderstand R Kurzschlussstrom lk Leistungsanpassung stromrichtige spannungsrichtige Messung erkl ren k nnen Leiten Sie die Gleichungen 2 und 3 her Machen Sie sich den Unterschied zwischen U und U klar Berechnen Sie zu Aufgabe 1 die theoretische th Spannung U am Lastwiderstand R sowie die Innenwiderst nde R des Spannungsteilers f r die in Tabelle 1 angegebenen Lastwiderst nde und Einstellungen des Spannungstellers k Bestimmen Sie Uo Ri und k des Netzwerkes in Aufgabe 2 Die Widerstandswerte entnehmen Sie bitte dem am Tag der Versuchseinteilung ausgeteilten Gruppenblatt Aufgaben Aufgabe 1 Belasteter Spannungsteiler In dieser Aufgabe errechnen und messen Sie die R KR Ausgangsspannung eines belas
22. symmetrisch zum Tastkopf b Bezugspegel liegt sondern nach oben spannung verschoben ist Es enth lt also offensichtlich Inwertierung einen Gleichspannungsanteil der aufgrund der gew hlten DC Kopplung auch angezeigt wird Der Triggerpegel wird durch den Pfeil am rechten Bildschirmrand angezeigt Er 1 ZUUVDu 1005 21 11 16 05 ECHT 4 10 Abbildung 22 ungetriggertes Signal trotz scheinbar befindet sich innerhalb der vertikalen korrekter Triggerpegeleinstellung Bevvegungsbreite des Signals es m sste HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand WS 2011 2012 14 von 17 Version 1 1 Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Umversily of Applied Sciences also ein Triggerereignis erkannt werden Als Triggerquelle wurde das angezeigte Signal CH1 gew hlt es wird auf eine positive Flanke gewartet und es muss ein Triggerspannungspegel von 4 16 V berschritten werden Augenscheinlich werden auch alle diese Triggerparameter erf llt trotzdem erkennt das Oszilloskop kein Triggerereignis Ursache ist die unterschiedliche Kopplung von Tek L El Auto M Pos DUU Bu Vertikalsystem und Triggerschaltung Dies kann Kopplung beim TDS2002c mit der Taste Trigger View sichtbar gemacht werden Da als Triggerkopplung EE gew hlt wurde wird der Gleichspannungs s z ant
23. um Stellen Sie die Zeitbasis des Oszilloskops so ein dass Sie die Lade bzw Entladekurve des Kondensators gut erkennen k nnen Ermitteln Sie die Zeitkonstante T Dokumentieren Sie Ihre Messungen mit der Oszilloskop Software OpenChoice e Berechnen Sie nun aus der Zeitkonstanten T und dem Widerstandswert die Kapazit t des Kondensators Vierpol Nr Version 1 7 Stand SS 2013 Prof Dr H K hle Dipl Ing J C B hmke Fakult t Life Sciences Praktikum Elektronik 1 Ve rsuch 3 Hochschule f r Angevvandte VVissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences 5 Vervvendete Gerate Versuchsplatine Hoch Tiefpass Oszilloskop Tektronix TDS 2002C Funktionsgenerator Hameg 8131 2 Digitalvoltmeter DV Fluke Typ 83 V 6 Literaturhinvveise Tietze Schenk Halbleiterschaltungstechnik Springer Verlag ISBN 3 540 42849 6 E Hering K Bressler J Gutekunst Elektronik f r Ingenieure Springer Verlag ISBN 3 540 24309 7 Gebrauchsanleitung Oszilloskop Tektronix TDS 2000 Series Gebrauchsanleitung Digitalmultimeter Fluke Typ 83 V Gebrauchsanleitung Digitalmultimeter UNIT UT803 Gebrauchsanleitung Funktionsgenerator Hameg HM8131 2 Version 1 7 Stand SS 2013 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Fakult t Life Sciences Versuch 4 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Halbleiterdioden und ihre Anwendung 1 Ler
24. und vervollst ndigen Sie das Schaltbild Nr 3 Als Versorgung sehen Sie die Vollweggleichrichterschaltung aus Versuch 4 vor 805 Bild 3 Beschaltung des Spannungsreglers A7805 Version 1 5 Stand WS 2010 2011 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Faku t t Life Sciences Ve rsuch 6 Tei 2 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Science 4 Aufgaben F r den Aufbau der von Ihnen entworfenen Schaltungen stehen Ihnen die unten abgebildeten Steckbretter zur Verf gung Die rot und blau markierten Versorgungsschienen sind vertikal verbunden SS SS Sp a eege dk lili a Bild 7 Ausrichtung der Verbindungsstreifen im wei en Bereich sind die Schienen von a bis e sowie von f bis j horizontal verbunden In vertikaler Richtung sind diese Schienen voneinander isoliert 4 1 Einstellbarer Spannungsregler LM317 Bauen Sie Ihre Schaltung gem Bild 2 auf Schlie en Sie eine Versorgungsspannung von 10 V und einen Belastungswiderstand von 220 Q an Messen Sie Ue le Ua und la und berechnen Sie den Wirkungsgrad des Reglers 4 2 Festspannungsregler 7805 Bauen Sie Ihre Schaltung gem Bild 3 auf Schlie en Sie als Versorgung die Vollweggleichrichterschaltung mit Gl ttungs kondensator aus Versuch 4 an Untersuchen Sie dieses geregelte Netzteil hinsichtlich seines Lastverhaltens Variieren Sie hierzu den Lastwide
25. vergr erten Signalausschnitts bei verz gerter Zeitbasis Quelle Fluke 2 5 2 Betriebsarten der Zeitbasis Die Zeitbasis verf gt ber mehrere Betriebsarten Diese sind normal triggered automatisch auto und Single single shot Der normale getriggerte Betrieb und der Automatikbetrieb k nnen beim TDS 2002c ber das Triggermen aktiviert werden Die Betriebsart Single zur Erfassung von Einzelsignalen kann direkt mittels einer Taste auf der Frontplatte aktiviert werden Normal triggered In diesem Betriebsmodus muss die Zeitbasis getriggert werden um eine Schreibspur erzeugen zu k nnen An dem als Triggerquelle gew hlten Kanal muss ein Eingangssignal anliegen dass gro genug ist um die Zeitbasis zu triggern Wenn das Signal die gew hlten Triggereinstellungen nicht erf llt wird keine Schreibspur angezeigt Kein Triggerereignis keine Schreibspur Automatisch In diesem Betriebsmodus wird auch dann eine Schreibspur angezeigt wenn kein Triggerereignis auftritt Hierzu erm glicht der Automatikbetrieb den Freilauf der Zeitbasis bei einer niedrigen Wiederholfrequenz so dass immer eine Schreibspur auf dem Bildschirm angezeigt wird Dies ist besonders hilfreich um die vertikale Position der Schreibspur einzustellen und bei reinen Gleichspannungssignalen Single single shot In diesem Betriebsmodus wird die Zeitbasis nur einmalig nach dem Auftreten eines Triggerereignisses gestartet Nachfolgende Triggerereigni
26. 0 ep 11 12 30 3937 464 Abbildung 16 Einfluss der Zeitbasisgeschwindigkeit in allen Screenshots wird ein Signal mit einer Frequenz von 1 kHz dargestellt Eine Erh hung der Zeitbasisgeschwindigkeit f hrt zu einer gestreckten Darstellung W hrend beim analogen Oszilloskop durch die Zeitbasis die Ablenkung des Elektronenstrahls in horizontaler Richtung gesteuert wird also ein kontinuierlicher Signalverlauf dargestellt wird wird beim digitalen Oszilloskop durch die Zeitbasis die Abtastfrequenz gesteuert Wie bereits weiter oben beschrieben muss der Anwender daher darauf achten eine sinnvolle Zeitbasisgeschwindigkeit zu w hlen da andernfalls Aliasing auftreten kann Beachten Sie daher unbedingt die folgenden Einstellungen zur Vermeidung von Aliasing beim TDS2002c Maximale im Samples pro Signal Sekunde enthaltene Frequenz HAW Hamburg Stand SS 2012 Zeitbasis sec div Labor f r Umwelttechnik und Elektronik 10 von 17 Maximale im Samples pro Signal Sekunde enthaltene Frequenz Dipl Ing Jan Claas B hmke Version 1 2 Zeitbasis sec div Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Umversily of Applied Sciences Beim analogen Oszilloskop beginnt die Aufzeichnung des Signals nach einem Triggerereignis siehe Kapitel 2 6 immer am linken Bildschirmrand Mit Hilfe des Einstellers f r die horizontale Position kann nun die Schreibspur horizontal auf d
27. 0 24309 7 J C B hmke Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Siehe Anhang Gebrauchsanleitung Oszilloskop Tektronix TDS 2000 Series Gebrauchsanleitung Digitalmultimeter Fluke 83 V Gebrauchsanleitung Digitalmultimeter Hameg HM8012 Gebrauchsanleitung Funktionsgenerator Hameg HM8030 6 9 von6 Version 1 9 Stand VVS 2013 2014 Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Unmwersiiy of Applied Sciences 1 Oszilloskop und Voltmeter Abbildung 1 Digitalspeicheroszilloskop TDS 2002C Abbildung 2 Analogoszilloskop Oszilloskop und Voltmeter weisen viele Gemeinsamkeiten auf bei beiden Ger tetypen handelt es sich um Spannungsmessger te Die berlegungen hinsichtlich Innenwiderstand Anschluss und R ckwirkung auf die Schaltung die bereits beim Multimeter behandelt wurden gelten genauso f r das Oszilloskop Allerdings weist das Oszilloskop gegen ber dem Voltmeter mehrere entscheidende Vorteile auf Ein Voltmeter ist entweder mit einem Zeiger ausgestattet ist der sich ber eine Skala bewegt analoges Voltmeter oder mit einer numerischen Anzeige die den Messwert der Spannung in Zahlenform angibt digitales Voltmeter Der Messwert wird hierbei als quadratischer Mittelwert oder als Effektivwert angegeben Somit ist es nicht m glich Informationen ber die Form des Spannungssignals zu erhalten Zudem kann nur ein Signal erfasst und dargestellt werden
28. Das Oszilloskop hingegen verf gt ber einen Bildschirm auf dem die Ver nderung der Signalspannung in Abh ngigkeit von der Zeit in graphischer Form dargestellt wird blicherweise ist hierbei die horizontale X Achse Abszisse die Zeitachse die anzuzeigenden Spannungen werden auf der vertikalen Y Achse Ordinate abgebildet Das Oszilloskop ist also in der Lage die Signalform und somit die Geschichte des Signals darzustellen Ein weiterer Vorteil ist dass ein Oszilloskop in der Regel ber mehrere Eing nge verf gt und mehrere Signale im direkten zeitlichen Vergleich dargestellt werden k nnen 2 Aufbau des Oszilloskops 2 1 Vergleich Analogoszilloskop Digitalspeicheroszilloskop Die Abbildungen 4 und 5 auf der folgenden Seite zeigen den prinzipiellen Aufbau eines Analog und eines Digitalspeicheroszilloskops Obwohl es sich hierbei um 2 v llig verschiedene Ger te handelt sind die Baugruppen die direkt an den Signaleing ngen angeschlossen sind bei beiden Konzepten nahezu identisch vorhanden Bei beiden Systemen erfolgt der Anschluss der Eingangssignale ber BNC Buchsen BNC Steckverbinder sind koaxiale Steckverbinder mit einem Bajonettverschluss Sie werden f r die bertragung von Hochfrequenzsignalen bis etwa 1 GHz teilweise auch bis 4 GHz eingesetzt Die BNC Technik hat sich auch zur bertragung von schwachen Gleichstr men Abbildung 3 BNC Stecker und niederfrequenten Wechselstr men und Impulsen im La
29. Es gilt angezeigte Spannung ampfung in 06 tats chliche Spannung In der Praxis wird die Bandbreite h ufig vereinfacht so betrachtet als ob der Frequenzgang bis zur Grenzfrequenz f unged mpft verl uft und erst ab f mit 20 dB Dekade abf llt Abbildung 13 zeigt den idealisierten und realen Frequenzgang eines Oszilloskops Die Frequenzachse wurde hierbei auf fg normiert die Skala zeigt das Verh ltnis f fg Bei Oszilloskopen mit gro er Bandbreite kann die Bandbreite auf typisch 20 MHz reduziert werden Dies ist insbesondere dann sinnvoll wenn sehr empfindliche Messungen an Signalen mit Frequenzen unterhalb von 20 MHz durchgef hrt werden sollen Durch die Reduzierung der Bandbreite k nnen h herfrequente Rauschpegel zum Teil drastisch reduziert werden Cutoff frequency Slope 20 dB decade Gain dB Passband Stopband 0 001 0 01 0 1 1 10 100 1000 Angular frequency rad s Abbildung 14 Realer rot und idealisierter blau Frequenzgang eines Oszilloskops HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand SS 2012 9 von 17 Version 1 2 Das Oszilloskop Theorie und Anwendung 2 5 Die Zeitbasis Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Umversily of Applied Sciences Um den zeitlichen Verlauf eines Signals darstellen zu k nnen haben wir mit dem Vertikalsystem die Eingangssignale so erfasst skaliert und positioniert dass eine 6 9 sin
30. Prof Dr H K hle Praktikums Termine Dipl Ing J C B hmke Fakult t Life Sciences Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg WS 2013 2014 Hamburg University of Applied Sciences Elektronik 1 BT Gruppe 1 Do 2 und 3 Viertel 26 09 Gruppe 3 Mo 4 und 5 Viertel 30 09 Achtung Rhythmus Die Gruppe 3 wird nur bei Bedarf angeboten MT Gruppe 1 Mo 1 und 2 Viertel 30 09 14 10 28 10 11 11 25 11 09 12 Gruppe 2 Mo 1 und 2 Viertel 07 10 21 10 04 11 18 11 02 12 16 12 Gruppe 3 Mo 4 und 5 Viertel 07 10 21 10 04 11 18 11 02 12 16 12 Die Gruppe 3 wird nur bei Bedarf angeboten UT Gruppe 1 Mi 1 und 2 Viertel 02 10 16 10 30 10 13 11 27 11 11 12 Gruppe 2 Mi 1 und 2 Viertel 09 10 23 10 06 11 20 11 04 12 18 12 Elektronik 2 UT Gruppe 1 Mi 4 und 5 Viertel 02 10 16 10 30 10 13 11 27 11 11 12 Gruppe 2 Mi 4 und 5 Viertel 09 10 23 10 06 11 20 11 04 12 18 12 Gruppe Platz Nr Labor f r Umwelttechnik und Elektronik 16 10 31 10 Gruppe 2 Do 2 und 3 Viertel 10 10 23 10 07 11 21 11 05 12 14 10 28 10 14 11 11 11 28 11 29 11 12 12 19 12 09 12 Feiertagsbedingt ergeben sich Abweichungen vom 14 t gigen Dipl Ing Jan Claas B hmke Prof Dr H K hle Richtlinien zur Dipl Ing J C B hmke Durchf hrung des Fakult t Life Sciences Elektronik 1 Praktikums Hochschule f r Angewandte Wissens
31. Sie warten m ssen Vereinbaren Sie unaufgefordert einen Ersatztermin mit Ihren Betreuern vorzugsweise via Email Eigentlich selbstverst ndlich hinterlassen Sie Ihren Arbeitsplatz in einem aufger umten Zustand Ger te und PCs sind auszuschalten Kabel und Bauelemente geh ren wieder an ihren Herkunftsort 4 VERSUCHSVORBEREITUNG An 6 Versuchstagen absolvieren Sie 6 Versuche Vor bzw w hrend des Versuchs findet ein Gespr ch oder ein schriftliches Testat ber den Versuch statt Diese Eingangspr fung soll Ihnen zeigen ob Sie sich die Grundlagen und den Versuchsablauf ausreichend erarbeitet haben oder noch L cken zu f llen sind Einige Fragen werden erst w hrend der Versuchsdurchf hrung oder erst bei der Anfertigung der schriftlichen Ausarbeitung deutlich werden Das ndert jedoch nichts an der Tatsache dass sich jeder Studierende mit der Theorie des Versuches vorher besch ftigen muss um zu wissen worum es geht Nutzen Sie die Bibliothek und kl ren Sie die Grundlagen mit Hilfe der im Kapitel Vorbereitung der Versuchsunterlagen genannten Stichworte Machen Sie sich mit Hilfe Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Version 1 2 Stand WS 2013 2014 Prof Dr H K hle Richtlinien zur Dipl Ing J C B hmke Durchf hrung des Fakult t Life Sciences Elektronik 1 Praktikums Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences der Bedienungsanleitungen
32. ber das Channel Men der Teilerfaktor des Spannungstellers einstellen so dass die vom Oszilloskop gemessene Teilspannung automatisch auf die Eingangsspannung umgerechnet wird HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand WS 2011 2012 16 von 17 Version 1 1 Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Unmwersity of Applied Sciences 4 Kurzanleitung zum Triggern und Skalieren eines Signals 1 Zeitbasismodus im Triggermen auf den Modus Auto einstellen 2 Kopplung des Signaleingangs ber das Channel Men auf DC stellen 3 Triggerquelle w hlen und Triggerkopplung zun chst auf DC stellen 4 Zeitbasis entsprechend der Periodendauer des Eingangssignals einstellen Bei unbekanntem Eingangssignal mit sehr schnellen Zeitbasiseinstellungen beginnen und Zeitbasisgeschwindig keit langsam senken Auf m gliches Aliasing achten vergl S 10 5 Empfindlichkeit und Kanalposition so einstellen dass das Signal m glichst die volle vertikale Achse berstreicht 6 Mittels des Trigger View die optimalen Einstellungen f r den Triggerpegel und die Triggerkopplung einstellen so dass das Signal sauber getriggert wird 7 Nun kann die Kopplung des Signaleingangs und die Empfindlichkeit sowie die Zeitbasisgeschwindigkeit noch f r eine optimale Darstellung angepasst werden HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dip
33. borbetrieb Buchse gut erkennbar ist der koaxiale Aufbau HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand SS 2012 1 von 17 Version 1 2 Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Umversily of Applied Sciences durchgesetzt weil der Au enleiter elektrische St rungen abschirmt Der koaxiale Aufbau bietet vergleichbar mit einem Faradayschen K fig Schutz gegen externe elektrische Felder Anschlie end wird das Signal an das Vertikalsystem weitergeleitet Dieses besteht aus Abschw chern Kopplungsgliedern und Vorverst rkern die ben tigt werden um das Signal sinnvoll skalieren zu k nnen Vertikalmodul beinhaltet Lu Koppler Abschvvacher Kanalwahl Verst rker Einzelkanal bei Mehrkanal Vertikalmodul betrieb beinhaltet gechopped Ch 2 Koppler alternierend Abschw cher Verst rker Trigger Zeitbasis mit schaltung S gezahn generator Abbildung 4 Blockschaltbild eines Analogoszilloskops Vertikalmodul beinhaltet En Koppler Abschw cher Verst rker Datenerfassungs modul Anzeige Modul beinhaltet beinhaltet Vertikalmodul beinhaltet Ch 2 Koppler Abschw cher Verst rker Display und PC Schnitt stelle DA Wandler Zeitbasis mit Abtasttakt R generator Trigger schaltung Abbildung 5 Blockschaltbild eines Digitalspeicheroszilloskops Weiterhin ist b
34. bsspannung ab und lassen den Transistor 2 3 Minuten abk hlen 4 1 1 Transistor als Schalter Verlustleistung Modifizieren Sie die Schaltung gem Bild 3 E1 eg 0 V Bild 3 Schaltung 2 Transistor als Schalter Version 1 8 Stand SS 2013 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Fakult t Life Sciences Versuch 5 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Science Ermitteln Sie f r verschiedene Lastwiderst nde R die im Transistor umgesetzte Verlustleistung Pv Messen Sie hierzu den Kollektorstrom Ic die Kollektor Emitterspannung Uce den Basisstrom Is ber den Spannungsabfall an R sowie die Basis Emitterspannung s HA aus Unu 1 1 S S C 1 EEE EEE 1 21 827721 Tabelle 3 Ersetzen Sie den Lastwiderstand nun durch einen Kurzschluss Stellen Sie nun eine Eingangsspannung von 7 V ein und nehmen Sie die Schaltung in Betrieb Beobachten Sie dabei den Basisstrom Is den Kollektorstrom Ic und erf hlen Sie die Temperatur nderung des Transistors ber einen Zeitraum von 3 Minuten Ur Tabelle 4 Wodurch ist der Anstieg des Kollektorstroms zu erkl ren Version 1 8 Stand SS 2013 Prof Dr H K hle Dipl Ing J C B hmke Praktikum Elektronik 1 Fakult t Life Sciences Versuch 5 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Appli
35. chaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences 1 VORAUSSETZUNGEN Zur Teilnahme am Elektronik 1 Praktikum ist ein bestandenes Eingangskolloquium erforderlich Dieses Kolloquium wird Ihnen erlassen wenn Sie eine bestandene Elektrotechnik 1 Klausur vorweisen k nnen Zus tzlich sind eine Anmeldung ber die Homepage des Labors f r Umwelttechnik und Elektronik sowie die pers nliche Anwesenheit bei der Praktikumseinteilung erforderlich 2 SICHERHEITSRICHTLINIEN An den Arbeitspl tzen im Labor sind offene Getr nke und Nahrungsmittel verboten Studierende d rfen nur an Gleichspannungen bis 25 V oder Wechselspannungen bis 20 Ver arbeiten Zuwiderhandlungen gegen diese Vorschrift z B eigenm chtiges Erproben der Messger te an Netzspannung f hren zum Ausschluss vom Praktikum Die Inbetriebnahme von Schaltungen ist nur nach Freigabe durch einen Praktikumsbetreuer zul ssig Ger te z B Messger te Stromversorgungen Signalgeneratoren d rfen ebenfalls nur mit Kenntnis der Betriebsanleitung und nach Kurzeinweisung durch einen Praktikumsbetreuer in Betrieb genommen werden 3 ALLGEMEINES P nktliches Erscheinen wird vorausgesetzt Bei Versp tungen von mehr als 15 Minuten kann der Versuch leider nicht mehr am jeweiligen Versuchstag durchgef hrt werden Sollten Sie verhindert sein so teilen Sie dies bitte rechtzeitig vor Praktikumsbeginn am Besten per Email mit damit Ihre Kommilitonen nicht unn tig auf
36. chaltung zwischen AC und DC Kopplung erneut geeignete Parameter f r Zeitbasis Empfindlichkeit und Triggerpegel einstellen Wie ver ndert sich die Darstellung des offsetbehafteten Signals bei nderung der Kopplung Vergleichen Sie die Messwerte mit den theoretischen Werten Welche Kenngr e des Signals wird von welchem Ger t bei welcher Einstellung gemessen Tabelle 2 Aktivieren Sie Kanal 1 und 2 Stellen Sie die Kopplung von Kanal 1 auf DC die Kopplung von Kanal 2 auf AC und beide Nulllinien auf die mittlere Gitterlinie W hlen Sie geeignete Parameter f r Zeitbasis Empfindlichkeit und Triggerpegel Stellen Sie am Generator ein Sinussignal mit 100 Hz Uss 10 V ohne Gleichspannungsoffset ein Messen Sie mit der automatischen Effektivwertmessung den Effektivwert des Signals Schalten Sie die Eingangskopplung von Kanal 2 nun zwischen AC und um Beobachten Sie eine Signalveranderung Wiederholen Sie den Vorgang bei einer Signalfrequenz von 10 Hz Beobachten Sie eine Signalver nderung Welche Schlussfolgerungen ziehen Sie Hen bei AC Kopplung Uet bei DC Kopplung Tabelle 3 4 von8 Version 1 9 Stand VVS 2013 2014 Prof Dr H K hle Dipl Ing J C B hmke Praktikum Elektronik 1 Fakult t Life Sciences Ve rsu ch 2 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Aufgabe 3 Mathematische Funktionen des Oszilloskops Stellen Sie am G
37. dargestellt wird ohne die Bildschirmgrenzen zu berschreiten berpr fen Sie mit dem Oszilloskop die Frequenz indem Sie die Periodendauer messen Manuell mit Cursor und mittels der automatischen Messfunktionen Stellen Sie Amplituden von 2 4 V und 1 3 V sowie eine Spitzen Spitzen Spannung von Uss 300 mV ein und bestimmen Sie die jeweiligen Effektivwerte durch Messung mit dem Digitalvoltmeter und dem Oszilloskop Messen Sie auch hier Manuell mit Cursor und mittels der automatischen Messfunktionen Wiederholen Sie die Messungen bei 2 kHz 10 kHz 50 kHz und 400 kHz Welche Ursache haben die Abweichungen der mit dem Multimeter gemessenen Effektivwerte vom theoretischen Wert bei h heren Frequenzen Welche Ursache ist f r die unterschiedlichen Messergebnisse bei den Messungen mittels des Oszilloskops verantwortlich 2 von868 Version 1 9 Stand VVS 2013 2014 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg O un c oo LU 5 c gt x o d Q o lt Q o LT GE o Q R az Hamburg University of Applied Sciences Bunuueds u l s qss yyi 1 10 ZH ul Bunuueds s p H MAHY NH4 zu nb l 1 Jonepuspoluad Au 00 SSN ZHY NEL 0 ZHY A VZ 0 ZHY O0P Au 006 SSN ZHY 09 A E L 0 ZHY OS
38. den Bei einigen Oszilloskopen ist dieser Abschlusswiderstand bereits eingebaut und kann bei Bedarf aktiviert werden 2 4 4 Dynamischer Bereich Der dynamische Bereich bezeichnet die maximale Amplitude eines Signals dar die noch ohne Verzerrung bei der gew hlten Empfindlichkeit dargestellt werden kann Das Signal ist dabei bereits nicht mehr vollst ndig auf dem Bildschirm darstellbar es kann aber mit Hilfe des Positionsreglers durchgescrollt werden Der dynamische Bereich liegt bei den meisten Oszilloskopen bei 24 Divisions entspricht also 3 Bildschirmh hen Achtung Die Messfunktionen des TDS2002 funktionieren allerdings nur bis zu den Bildschirmgrenzen Signalabschnitte die au erhalb des Bildschirmbereichs liegen werden hierbei nicht ber cksichtigt HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand SS 2012 8 von 17 Version 1 2 Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Unmwersiiy of Applied Sciences 2 4 5 Bandbreite und Bandbreiten Begrenzer Die Bandbreite ist die wichtigste Spezifikation eines Oszilloskops Die Bandbreite beschreibt den Frequenzgang des vertikalen Systems er hnelt in seinem Verlauf einem Tiefpass Sie ist definiert als die maximale Frequenz bei der das Signal mit nicht mehr als D mpfung angezeigt wird Die angezeigte Amplitude betr gt in diesem Fall also nur noch 71 der tats chlichen Signalamplitude
39. den Sperrbetrieb Bild 3 als Vorwiderstand Rv 510 kO Darf Ur wie in Bild 3 dargestellt ermittelt werden Ermitteln Sie folgende Kenndaten der Diode Sperrstrom Ir bei Ur 10 V e die Gr enordnung des Gleichstromwiderstandes im Sperrbetrieb Was w rde bei der Messung des Sperrstromes passieren wenn man die Diodenspannung mit dem Oszilloskop messen w rde Durchlassspannung Ur bei Ir 10 mA 20 mA 30 mA Differentieller Widerstand ro bei Ir 10 mA 20 mA 30 mA Zeichnen Sie die Kennlinie und kennzeichnen Sie den Sperr und Durchlassbereich Welche Angaben finden Sie im Datenblatt zum Diodenstrom Stimmen Ihre Ergebnisse mit den Herstellerangaben berein 4 2 Z Diode Nehmen Sie die Kennlinie der Diode ZPD 5 1 auf Bauen Sie hierzu die Schaltungen entsprechend Bild 2 und 3 auf und verwenden Sie sowohl im Sperr als auch im Durchlassbetrieb einen Vorwiderstand von Rv 100 O Darf UR wie in Bild 3 dargestellt ermittelt werden Zeichnen Sie die Kennlinie und tragen Sie die Widerstandsgerade f r Rv 100 ein Ermitteln Sie grafisch den Arbeitspunkt Version 1 7 Stand WS 2013 2014 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Versuch 4 Fakult t Life Sciences Hochschule f r Angewandte Tamron Hamburg University of Applied Sciences e Ermitteln Sie mit dem Multimeter die Durchbruchspannung Liegt der Wert innerhalb der vom Hersteller angegebenen Toleranzen Wie verhalt
40. den Gl ttungskondensator C4 Sehen Sie f r den Belastungswiderstand R einen Wert von 470 Q vor Oszilloskopieren Sie die Eingangs und die Ausgangsspannung und zeichnen Sie die Verl ufe ab Achten Sie hierbei auf den korrekten zeitlichen Ma stab Verwenden Sie ggf das Scopetool Messen Sie die effektive Ausgangsspannung e Ermitteln Sie die Frequenz der Ausgangsspannung Vergleichen Sie die Ergebnisse mit der Einvveggleichrichterschaltung Version 1 2 Stand SS 2010 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Versuch 4 Faku t t Life Sciences Auswertu ngsh i Ife Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Setzen Sie nun in die Gleichrichterschaltung einen Gl ttungskondensator von 220 uF ein Zeichnen Sie U und U vom Oszilloskop ab Begr nden Sie den Verlauf von Messen Sie die Ausgangsspannung U mit dem Multimeter Ermitteln Sie mit dem Multimeter den VVechselspannungsanteils der Ausgangsspannung e Vergleichen Sie die Ergebnisse mit der Einweggleichrichterschaltung Untersuchen Sie das Netzteil hinsichtlich seines Lastverhaltens Variieren Sie hierzu den Lastwiderstand 4 7 1 kO 470 O und 220 Q Messen Sie U die effektive Ausgangsspannung U sowie den VVechselspannungsanteil Ug umm der Ausgangsspannung Berechnen Sie die Welligkeit vv RL IO U V U V Usrumm V w 4700 1000 470 220
41. der Spannungsmessung Das Spannungsmessger t besteht aus dem eigentlichen Messwerk bzw der Messelektronik und gegebenenfalls einem Vorwiderstand oder Spannungsteiler zur Anpassung des Messbereiches Um die zu messende Schaltung nicht zu beeinflussen sollte der Innenwiderstand des Spannungsmessger ts m glichst hochohmig sein Ideal w re ein unendlich hoher Innenwiderstand Die im Praktikum verwendeten Multimeter vom Typ Fluke 83 verhalten sich bei der Spannungsmessung hnlich wie eine parallelgeschaltete 10 MQ Impedanz 10 000 000 0 Obwohl es sich hierbei um sehr hochwertige und damit verh ltnism ig hochohmige Ger te handelt kann es bei der Messung an hochohmigen Schaltungen zu Messfehlern kommen da ein kleiner Messstrom durch den Innenwiderstand des Voltmeters flie t Dieser Belastungseffekt kann wie im folgenden Beispiel gezeigt berechnet werden R Abbildung 5 Schaltungsbeispiel zur R ckwirkung Es soll in der in Abbildung 5 gezeigten Schaltung die an R abfallende Spannung U gemessen werden Die Quelle von U habe als ideale Spannungsquelle den Quellenvviderstand null Uo 12V R R 510 kO Somit betr gt der Spannungsabfall U an R nach Spannungstellerregel R 510 20 12 V x c R R 510 kQ 510 20 U Uo 6V Zur Vereinfachung wird die Schaltung nun in die in Abbildung 6 gezeigte Ersatzquelle umgewandelt wobei Ro R R den Ersatzinnenwiderstand der Schaltung darstellt Die in Abbild
42. die Channel Men tasten 3 hierr ber erreichen Sie die Kopplungsoptionen Bandbreitenbegrenzung etc Im Folgenden werden wichtige Baugruppen des Vertikalsystems und Fachbegriffe zum Vertikalsystem behandelt 2 4 1 Empfindlichkeit In der Praxis ist es oftmals erforderlich Signale von wenigen Millivolt bis zu mehreren zig Volt mit dem Oszilloskop zu vermessen Ein Beispiel hierf r ist der Verst rker einer HiFi Anlage hier wird z B das Signal eines CD Players 0 775 V bei maximaler Lautst rke so verst rkt dass es am Lautsprecherausgang des Verst rkers ber 100 V Amplitude aufweisen kann Soll hier im Rahmen einer Fehlersuche der Signalpfad vermessen werden ist es erforderlich kleine Signale zu verst rken und gro e Signale abzuschw chen so dass sie auf dem Bildschirm des Oszilloskops gut ablesbar dargestellt werden k nnen Verst rkung und Abschw chung k nnen mit Hilfe des Empfindlichkeitsreglers angepasst werden HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand SS 2012 6 von 17 Version 1 2 Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Umversily of Applied Sciences Der Bildschirm eines Oszilloskops ist zur besseren Ablesbarkeit mit einem Skalen Raster versehen welches aus 8 vertikalen und 10 horizontalen Icm Quadraten besteht Diese Teilungseinheiten werden auch als Divisions bezeichnet Um nun die Amplitude eines unbekannten Sig
43. die Vortrigger Daten und kommen den Ursachen f r den St rspike so wom glich auf die Spur 2 5 1 Doppelte Zeitbasis Bei der Darstellung komplexer Signale ist es oft erforderlich einen kleinen Ausschnitt des Signals vergr ert darzustellen so dass er den gesamten Bildschirm ausf llt Zu diesem Zweck verf gen viele Oszilloskope ber eine doppelte Zeitbasis Die Haupizeitbasis Main timebase wird beim TDS2002 durch ein M vor der Zeitbasisgeschwindig keit gekennzeichnet siehe Abb 17 kann auf ein Haupttriggerereignis in der Signalform triggern Mit Hilfe der Optionen im Horizontalmen kann mittels Cursor ein Bereich ausgew hlt werden der vergr ert dargestellt werden soll Eine zweite Zeitbasis die verz gerte Zeitbasis Delayed timebase wird beim TDS2002 durch ein D vor der Zeitbasisgeschwindigkeit gekennzeichnet wird am Anfang des ausgew hlten Zoombereichs gestartet Ihre Geschwindigkeit kann separat schneller eingestellt werden als die Geschwindigkeit der Hauptzeitbasis HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand SS 2012 11 von 17 Version 1 2 Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Urmversily of Applied Sciences Der Zoombereich wird von senkrechten Linien begrenzt 7 Angezeigte Angezeigter Haupt Zoombereich zeitbasis 57705 Abbildung 18 Darstellung des gesamten Signals bei normaler und eines
44. e null ee SS 4 1 Diode Wie ist der Vorvviderstand R zu dimensionieren wenn im Durchlassbetrieb ein maximaler Strom von 100 mA nicht berschritten vverden soll UF u Us max S lemak Ermitteln Sie folgende Kenndaten der Diode _Sperrstrom Ir bei Ur 10 V R Gr enordnung des Gleichstromwiderstandes im Sperrbetrieb Rsperr Warum darf nicht parallel mit dem Oszilloskop gemessen werden Durchlassspannung bei IF 10 mA 20 mA 30 mA Ur 10mA UrF 20mA UF soma Differentieller Widerstand rp bei Ir 10 mA 20 mA 30 mA UFoomaA Lann AUF D T0mA UF ioma UFoztmA AUF D 20mA UF 3imA 0 AUF 1 Version 1 2 Stand SS 2010 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Versuch 4 Faku t t Life Sciences Auswertu ngsh i Ife Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Welche Angaben finden Sie im Datenblatt zum Diodenstrom Stimmen Ihre Ergebnisse mit den Herstellerangaben berein Datenblatt k bei Ur und Messwerte Ir bei Ur und 0 VVie erklaren Sie die Abvveichungen zvvischen dem gemessenen VVert und der Datenblattangabe Zeichnen Sie die Kennlinie und kennzeichnen Sie den Sperr und Durchlassbereich 4 2 Z Diode Zeichnen Sie die Kennlinie und tragen Sie die VViderstandsgerade f r Ry 100 Q und Ur 7V ein Ermitteln Sie
45. ed Science 4 2 VVechselstromeigenschaften des Transistors 4 2 1 Emitterschaltung Arbeitspunkt Bauen Sie die Emitterschaltung auf und messen Sie die Gleichspannungen an den Messpunkten MP1 MP2 und MP3 und vergleichen Sie sie mit den theoretischen VVerten aus der Vorbereitung Tabelle 1 Diese Arbeitspunkteinstellung bleibt auch bei den folgenden Schaltungen erhalten e ge Se R MP2 RA C MP 1 A R 1 M N a D MP3 s 3 O Anschlu buchse GND 1 Bild 4 Schaltung 3 Emitterschaltung U 15V C C 220 uF C 100 pF R 8200 R 1000 R 220 R 22 100 Ru ist ein sog Shuntwiderstand Aus dem Spannungsabfall am Widerstand k nnen Sie den Eingangsstrom ie bestimmen VVechselstromeigenschaften Legen Sie an den Eingang der Schaltung ein Sinus Signal 1 kHz 50 mV Messen Sie die Wechselstromgr en AC Spannung am Messwiderstand R zur Berechnung von ig Ausgangsvvechselspannung ua e Ausgangsvvechselspannung ua mit einem am Ausgang eingef gten Lastvviderstand R 220 Q Berechnen Sie mit ua den Ausgangsstrom iz Ermitteln Sie aus den Messvverten rein Taus Vu Vi Und Vp und tragen Sie die Ergebnisse in das Arbeitsblatt ein Bestimmen Sie raus dua dia aus der Anderung von ua und ia bei Einf gen von R e Messen Sie fy u
46. ei beiden Systemen eine Triggerschaltung und eine Zeitbasis vorhanden Diese Komponenten beeinflussen die horizontale Achse Vertikalsystem Zeitbasis und Triggerschaltung werden im Folgenden noch detailliert behandelt Zun chst sollen aber die Besonderheiten Vor und Nachteile der Analog und Digitalspeicheroszilloskope im Detail betrachtet werden HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand SS 2012 2 von 17 Version 1 2 Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Umversily of Applied Sciences 2 2 Das Analogoszilloskop Bei analogen Oszilloskopen wird das Signal auf einer Kathodenstrahlr hre dargestellt Die Tasse Kathodenstrahlr hre ist in vielen e Lehrb chern der Physik detailliert beschrieben es soll daher an dieser Stelle nur ein kurzer berblick zur Funktion der R hre gegeben werden Die auf Massepotenzial 0 V liegende Kathode K wird ber eine Heizwendel indirekt so weit aufgeheizt dass es zur Gl hemission von Elektronen kommt In einigem Abstand zur Kathode befindet sich die ringf rmige Anode an die eine positive Hochspannung von einigen 1000 Volt angelegt wird Das zwischen Anode und Kathode entstehende elektrische Feld beschleunigt die Elektronen in Richtung Anode Nach Durchtritt durch die durchbohrte Anode treffen die Elektronen auf den Leuchtschirm wo sie beim Auftreffen den Phosphor der Leuchtschicht zur Fluore
47. eil des Eingangssignals nicht an die Trigger X l volts Diw schaltung weitergeleitet Die gestrichelte gelbe Linie stellt den eingestellten Triggerpegel dar und X Tastkapi es ist nun offensichtlich dass bei den gew hlten ik Einstellungen kein Triggerereignis durch das spannung Eingangssignal ausgel st werden kann Invertierung Flanke Quelle CHT Kooolung Modus Auto Pegel 4 16 TRIGGER WIEN Abbildung 23 das Signal aus Abb 22 von der Tiggerschaltung aus gesehen 3 Tastk pfe Der Tastkopf ist ein Messmittel in der Elektronik hauptsachlich bei Messungen mit dem Oszilloskop Mit dem Tastkopf wird die zu messende Leiterstelle ber hrt und so das Signal an das Oszilloskop gef hrt Tastk pfe dienen also dazu ein Messsignal von der Signalquelle zum Oszilloskop zu bertragen An den Tastkopf werden verschiedene Anforderungen gestellt Der Tastkopf soll das zu messende Signal nicht belasten also eine m glichst hohe Eingangs Abbildung 24 Tastkopf impedanz haben Daher sollte insbesondere seine Eingangskapazit t gering und sein Eingangswiderstand m glichst gro sein Hohe Spannungen die den Eingangsspannungsbereich des Oszilloskops bersteigen sollen ber einen Spannungsteller an das Oszilloskop angepasst werden Zus tzlich soll das Signal m glichst ungest rt bertragen werden daher wird in der Praxis immer ein Koaxialkabel als Messleitung verwendet um st rende u ere Felder abzuschirmen Hierbei m
48. eines Eingangssignals dargestellt werden Gem dem Nyquist Shannon Abtasttheorem bestimmt die Abtastfrequenz fa gleichzeitig auch die maximal verarbeitbare Signalfrequenz f Sie darf nicht oberhalb der Nyquistfrequenz fyn liegen die ihrerseits gem dem Abtasttheorem der halben Abtastfrequenz entspricht Die maximale Signalfrequenz f darf somit nicht h her als die halbe Abtastfrequenz fa sein da es andernfalls zu Aliasing Effekten kommen kann Abbildung 10 veranschaulicht diesen Effekt Abtastzeitpunkte 1 2 3 4 5 6 T 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Signal 0 1 2 3 4 5 6 T 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Zeit in Vielfachen der Periodendauer des Ausgangssignals Abbildung 10 Aliasing Effekt Quelle Wiki Commons Ein kontinuierliches Signal schwarze Linie wird hierbei mit einer ungeeigneten Abtastfrequenz die kleiner als vom Abtasttheorem gefordert ist diskretisiert Aus den erhaltenen Messwerten Kreise entsteht durch Interpolation ein verf lschtes Signal mit viel zu gro er Periode rote Linie Ein bekanntes Beispiel f r Aliasing Effekte kann in Filmen beobachtet werden Beobachtet man die Beschleunigung eines Fahrzeugs im Film drehen sich die R der zun chst in die richtige Richtung Von einer bestimmten Geschwindigkeit an aber scheinen sich die R der r ckw rts zu drehen um mit weiter zunehmender Geschwindigkeit des Fahrzeugs scheinbar wieder langsamer zu werden Dann scheinen sie stehenzubleiben um sich
49. em Bildschirm verschoben werden so dass ein bestimmter Punkt der Schreibspur z B der Nulldurchgang eines Sinusf rmigen Signals an einer vertikalen Rasterlinie ausgerichtet wird Nun kann diese Rasterlinie als Startpunkt f r eine Zeitmessung verwendet werden Beim digitalen Oszilloskop sind durch die kontinuierliche Datenspeicherung mehr M glichkeiten gegeben Hier l sst sich mit Hilfe des Drehknopfes f r die horizontale Position einstellen ob Signaldaten vor oder nach dem Triggerereignis bzw irgendwo dazwischen angezeigt werden Somit ndert sich in diesem Fall die dargestellte Zeit zwischen dem Triggerereignis und der Bildschirmmitte Triggerzeitpunkt Tek mn Trig d M Pos 460 0 us N Kopplung J DC 1 Triggerpegel KL Signalgeschichte vor SR ep Signalgeschichtenach dem Triggerzeitpunkt Km dem Triggerzeitpunkt Serum Invertierung Triggerquelle und CH1 200V CH2 500V M 500 us CH1 7 LN 12 ep 11 15 43 496 595H Triggereinstellungen Zeitbasisgeschvvindigkeit Abbildung 17 VVichtige Anzeigeelemente der Zeitbasis und der Triggerschaltung Dies hat in der Praxis den entscheidenden Vorteil dass z B die Vorgeschichte einer St rung wesentlich einfacher erfasst werden kann Sie wollen z B die Ursache f r einen St rspike in Ihrem Pr faufbau ermitteln Hierzu k nnten Sie auf den St rspike triggern und den Vortrigger Zeitraum vergr ern um Daten vor dem St rspike zu erfassen Anschlie end analysieren Sie
50. en Sie die VVerte grafisch dar e Berechnen Sie den Innenwiderstand R in Abh ngigkeit Bild 2 von k Stellen Sie die Werte ebenfalls grafisch dar und diskutieren Sie die Kurvenschar e Berechnen Sie die relative Abweichung zwischen den theoretischen und den gemessenen Werten Nennen Sie m gliche Fehlerquellen sch tzen Sie deren Gr e ab und beurteilen Sie die Qualit t Ihrer Messergebnisse Spannung Ua in Volt gemessen DV und gerechnet th R in Ohm ROKTOT 02 103 104108106 107 108 109 1 10 HE HE HE 2 ih EEE EEE EEE EEE EEE EEE EEE EEE ml II II II III 7 1 2von4 Version 1 7 Stand WS 2011 2012 Prof Dr H K hle Dipl Ing J C B hmke Praktikum Elektronik 1 Faku t t Life Sciences Ve rsuch 1 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Aufgabe 2 Gileichstromnetzwerk Bei diesem Versuch sollen Sie die Eigenschaften eines linearen Netzwerkes untersuchen d ov Za Bild 3 Bauen Sie die Schaltung gem Bild 3 auf Stellen Sie zwischen Q und 1 kO auf ca 15 verschiedene Werte ein und messen Sie jeweils Strom und Spannung berlegen Sie sich vorher den qualitativen Verlauf von Strom Spannung und Leistung W hlen Sie die Abst nde der Werte so dass das Maximum der Leistungskurve erfasst wird Wo liegt es Tragen Sie die
51. en sich die Spannungsabfalle an der Diode und an Ry wenn die Eingangsspannung zwischen 7 V und 10 V schwankt 4 3 Leuchtdiode LED Fine Leuchtdiode vom Typ TLDR 5400 soll in Durchlassrichtung an eine Versorgungsspannung von 5V angeschlossen vverden Berechnen Sie anhand des Datenblattes den Vorwiderstand Ry Rv berpr fen Sie mit dem Multimeter Ur und Ir 4 4 Fotodiode Betreiben Sie eine Fotodiode vom Typ BPW 43 bei Up 5 V mit Ry 10 kO Ist sie in Sperr oder Durchlassbetrieb zu betreiben Messen Sie den Dunkelstrom und den Strom bei Lichteinfall ber den Spannungsabfall an Hu Machen Sie anhand der Angaben im Datenblatt eine ungef hre Aussage ber den Energie einfall pro cm Nennen Sie Einsatzm glichkeiten der Fotodiode Bei Interesse informieren Sie sich ber den Unterschied zum Fotowiderstand und zum Fototransistor 4 5 Einweggleichrichtung SUD 0000080 r 3 r r r CH 3010 Bild 4 Bauen Sie die Einweggleichrichterschaltung Bild 4 auf Sehen Sie f r den Belastungswiderstand R einen Wert von 470 Q vor Version 1 7 Stand VVS 2013 2014 Prof Dr H K hle Dipl Ing J C B hmke Praktikum Elektronik 1 Fakult t Life Sciences Versuch 4 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Oszilloskopieren Sie die Eingangs und die Ausgangsspannung und zeichnen Sie die Verl ufe ab Achten Sie hierbei auf den k
52. en von Diode Z Diode LED und Fotodiode grafische Arbeitspunktbestimmung aus der Kennlinie Kennwerte UF Ir UR Ir Grenzwerte Einweggleichrichter Vollweggleichrichter Brummspannung Verlustleistung Welligkeit Vervollst ndigen Sie das Vorbereitungsarbeitsblatt Kenndaten Die Datenbl tter finden Sie auf der Laborhomepage unter Links Berechnen Sie die Vorwiderst nde zu Aufgabe 4 1 und 4 3 Bei welchen Dioden darf das Voltmeter welches in Bild 3 zur Messung der Spannung UR eingezeichnet ist nicht verwendet werden Wie kann UR alternativ ermittelt werden S Version 1 7 Stand WS 2013 2014 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Versuch 4 Fakult t Life Sciences Hochschule f r Angewandte Tamron Hamburg University of Applied Sciences 4 Aufgaben Durchlassbetrieb Sperrbetrieb Bild 2 4 1 Diode Sie sollen mit den Schaltungen gem Bild 2 und Bild 3 die Gleichstrom Kennlinie einer Diode vom Typ 1N4006 zwischen 10 V und 0 8 V aufnehmen Als Betriebsspannung der Schaltungen soll eine Spannung von maximal 10V verwendet werden e Wie ist der Vorwiderstand Rv zu dimensionieren wenn im Durchlassbetrieb ein maximaler Strom von 100 mA nicht berschritten werden 501 Rv Zum Aufnehmen der Kennlinie messen Sie Urv und Ur bzw Ur mit dem Multimeter Verwenden Sie im Durchlassbetrieb Bild 2 den zuvor berechneten Vorwiderstand Rv Verwenden Sie f r
53. enerator ein Sinussignal mit 5 kHz Uss 10 V und einem Gleichspannungsoffset von 5 V ein Stellen Sie bei beiden Kan len eine Empfindlichkeit von 5 V pro Skalenteil ein W hlen Sie f r Kanal 1 DC Kopplung und stellen Sie die Nulllinie auf die vorletzte Gitterlinie f r Kanal 2 w hlen Sie AC Kopplung und stellen Sie die Nulllinie auf die mittlere Gitterlinie Aktivieren Sie nun die mathematischen Funktionen des Oszilloskops und w hlen Sie die Darstellung CH1 CH2 Stellen Sie die Nulllinie des Math Kanals auf die dritte Gitterlinie von oben und w hlen Sie f r den Math Kanal ebenfalls eine Empfindlichkeit von 5 V pro Skalenteil Schalten Sie nun die Eingangskopplung von Kanal 2 zwischen AC und DC um Vergleichen Sie die 3 dargestellten Signale hinsichtlich ihrer Amplitude und ihres Mittelwertes Welchen Einfluss hat die Kopplung W hlen Sie nun die Darstellung CH1 CH2 Schalten Sie nun erneut die Eingangskopplung von Kanal 2 zwischen AC und DC um Vergleichen Sie die 3 dargestellten Signale hinsichtlich ihrer Amplitude und ihres Mittelwertes Welchen Einfluss hat die Kopplung Welche Schlussfolgerungen ziehen Sie hinsichtlich des Einflusses der Eingangskopplungen auf das Ergebnis der mathematischen Operation Aufgabe 4 berlagerung von zwei Sinusschwingungen Ein 50 Hz Sinus Signal soll auf Kanal 1 und ein 1 kHz Sinus Signal auf Kanal 2 dargestellt werden Durch Addition der beiden Signale mit Hilfe der mathematischen Funktionen de
54. es Koaxkabels demonstriert Hierzu wird mit Hilfe einer Spule eine St rsignalquelle simuliert e Schlie en Sie die Spule an den Frequenzgenerator an Stellen Sie die maximale Amplitude und eine Frequenz ca 1 MHz ein e Schlie en Sie den Tastkopf an Kanal 1 des Oszilloskops an und eine unabgeschirmte Leitung an Kanal 2 Reduzieren Sie am Tastkopf die Empfindlichkeit auf 1 10 und stellen Sie im Men von Kanal 1 den Multiplikationsfaktor auf x10 e F hren Sie das Tastkopfkabel und die unabgeschirmte Leitung durch das Innere der Spule e Stellen Sie die Empfindlichkeit von Kanal 2 so ein dass Sie die Amplitude des Signals gut ablesen k nnen e Stellen Sie an Kanal 1 dieselbe Empfindlichkeit ein wie bei Kanal 2 Vergleichen und beschreiben Sie die beiden Signale 7 von68 Version 1 9 Stand VVS 2013 2014 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Var h Fakultat Life Sciences e SUC Hochschule f r Angewandte Wissensehalten Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Verwendete Ger te Oszilloskop Tektronix TDS 2002C Funktionsgenerator HM8030 6 Digitalmultimeter Fluke 83 V 87 oder 179 Digitalmultimeter Hameg HM8012 Netzteil 50 Hz 10V Tastkopf Messspule 1200 Wdg 35 mH 12 Literaturhinweise Tietze Schenk Halbleiterschaltungstechnik Springer Verlag ISBN 3 540 42849 6 E Hering K Bressler J Gutekunst Elektronik f r Ingenieure Springer Verlag ISBN 3 54
55. g nge angeschlossen werden Die Wahl der richtigen Eing nge ist bei vielen Ger ten messbereichsabh ngig Bei den im Praktikum verwendeten Handmultimetern die schwarze Messleitung in die COM Buchse einf hren F r Stromst rken unter 400 mA die rote Messleitung in die mA A Buchse stecken F r Stromst rken ber 400 mA oder bei unbekannten Stromst rken die rote Messleitung in die A Buchse stecken Der richtige Messbereich muss eingestellt werden Bei Benutzung der A Buchse den Drehschalter auf mA A schalten Bei Benutzung des mA uA Anschlusses den Drehschalter auf HA f r Stromstarken von weniger als 6000 HA 6 mA oder auf mA A f r Stromst rken ber 6000 uA schalten Die richtige Stromart ausw hlen AC DC Den zu testenden Stromkreis ffnen und das Messger t in Reihe zu den stromf hrenden Bauteilen schalten Mit der schwarzen Messsonde die negative Seite mit der roten Messsonde die positive Seite der Unterbrechung ber hren Die Stromversorgung der Schaltung einschalten dann die Anzeige ablesen Den Wert und auch die rechts in der Anzeige angezeigte Einheit notieren UA mA oder A HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand WS 2011 2012 6 von8 Version 1 0 Das Multimeter ein Leitfaden zur Messung von Spannungen und Str men TT s ni Hamburg University of Applied Sciences 7 WICHTIG Wenn das Ger t den Messwert 0 anzeigt und die Schaltung korrekt angesch
56. g gemessen werden soll Der Anschluss des Messger tes erfolgt also immer parallel zum zu messenden Objekt Bei der Messung an einer Spannungsaquelle wie in Abbildung 1 gezeigt wird die momentane Klemmenspannung gemessen am Verbraucher wird wie in Abbildung 2 gezeigt der Spannungsabfall an dem jeweiligen Bauelement gemessen Der Anschluss des Messger tes kann f r kurze Tests mit Pr fspitzen geschehen ohne dass dazu in die Schaltung eingegriffen werden muss Daher ist die Spannungsmessung die h ufigste Form der elektrischen Kontrolle Strommesswerte k nnen oft indirekt aus einer Spannungsmessung gewonnen werden wenn der Wert des Widerstandes R bekannt ist ber dem gemessen wird ohmsches Gesetz Stromst rke U R mit U gemessene Spannung 1 1 Durchf hrung der Spannungsmessung Vor der Spannungsmessung sind folgende Hinweise zu beachten Die Messleitungen m ssen an die richtigen Eing nge des Messger ts angeschlossen werden Die richtige Spannungsart muss ausgew hlt werden AC DC Bei Gleichspannung DC muss die Polarit t beachtet werden Der richtige Messbereich muss eingestellt werden m ux o DM a Bei einem unbekannten Messwert muss der gr te Messbereich eingestellt und langsam in die niedrigeren Messbereiche geschaltet werden 6 Der Messbereich muss m glichst so eingestellt werden dass der Zeigerausschlag im letzten Drittel abgelesen werden kann Ebenso sollte auch die Messung mittels eines digitalen Messger te
57. gleich danach mit unnat rlich niedriger Geschwindigkeit wieder in die richtige Richtung zu bewegen Das scheinbare Vor und R ckw rtslaufen wiederholt sich bei weiterer Beschleunigung Der Film ist eine schnelle Abfolge von Einzelbildern typ 24 bzw 25 Bilder pro Sekunde allerdings ist die Bildfolge so schnell dass sie dem Betrachter als kontinuierliches Signal erscheint Signaltheore tisch betrachtet stellt jedoch jedes Einzelbild einen Abtastvorgang dar Die Abtastfrequenz fa entspricht somit der Bildwiederholfrequenz 24 bzw 25 Hz Die Signalfrequenz f entspricht der Frequenz mit der z B die Speichen des Rades einen gewissen Winkel durchlaufen Dreht sich das Rad pro Bild um eine halbe Speiche weiter kann nicht mehr unterschieden werden ob es sich vorw rts oder r ckw rts dreht Signalfrequenz Nyquist Frequenz Von dieser Geschwindigkeit an beginnt der Alias Effekt Liegt die Signalfrequenz zwischen der Nyquist Frequenz und der Abtastfrequenz ist die Phase invertiert das Wagenrad scheint r ckw rts zu laufen Bevvegt sich das Rad pro Bild um genau eine Speiche weiter scheint es stillzustehen Signalfrequenz Abtastfrequenz Das Rad scheint auch stillzustehen wenn sich das Rad zwischen zwei Bildern um eine beliebige ganzzahlige Anzahl von Speichen weiterdreht Signalfrequenz n Abtastfrequenz HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand SS 2012 5 von 17 Version 1 2
58. gt somit gem Tabelle 1 Ri 1 8 Der nun flie ende Strom lmess betr gt folglich U 3V use 14 87 mA Mess 6 LB 2000 180 m Die dadurch entstehende R ckwirkungsabweichung betr gt angegeben als relative Messabweichung f Imess lo 1487 mA 15 00 mA 0 9 9 1 15 00 mA A Anhand der Fehlerabsch tzung l sst sich f r die im Praktikum verwendeten Multimeter folgende Faustformel ableiten In den meisten F llen ist der R ckwirkungseinfluss der Strommessung vernachl ssigbar 0 1 oder weniger wenn die Impedanz des Schaltkreises bei Str men lt 6 mA 100 kO 100 000 oder mehr bei Str men gt 6 mA und lt 400 mA 1 8 kO 1 800 O oder mehr bei Str men gt 400 mA 30 Q oder mehr betr gt HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand WS 2011 2012 6von8 Version 1 0 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Var Fakult t Life Sciences e SUC Hochschule f r Angewandte Wissensehalten Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Das Oszilloskop Einf hrung in die Messpraxis Lernziel Im Rahmen dieses Versuches sollen Sie sich mit der Wechselspannungmessfunktion eines Digitalmultimeters sowie der Bedienung des Oszilloskops TDS 2002C und des Frequenzgenerators vertraut machen Sie ben die zeitlich aufgel ste Darstellung einer Spannung u t und vertiefen die Begriffe Amplitude
59. h ht sich und der Spannungsabfall am Transistor wird vergr ert bis die Differenzspannung am Eingang des Verst rkers Uai gegen OV geht Ein gro er Nachteil dieser Schaltung liegt in ihrem schlechtem Wirkungsgrad Insbesondere bei hohen Differenzen zwischen Eingangs und Ausgangsspannung sowie bei hohen Laststr men entstehen am Transistor hohe Verlustleistungen die in Form von W rme abgef hrt werden m ssen Energetisch effizienter sind in diesen F llen Schaltregler die sie in Elektronik Il kennen lernen werden Version 1 5 Stand WS 2010 2011 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Faku t t Life Sciences Ve rsuch 6 Tei 2 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Science 3 Vorbereitung Es soll mit dem einstellbaren Spannungsregler LM317 eine Ausgangsspannung zwischen 2 V und 7 V geregelt werden Entwerfen Sie f r die im Werteblatt f r Ihre Gruppe angegebene Spannung die Beschaltung nach den Angaben im Datenblatt Vervollst ndigen Sie das Schaltbild Nr 2 Berechnen Sie f r einen Laststrom von 100 mA und eine Eingangsspannung von 10 V die entstehende Verlustleistung Werden Sie einen externen K hlk rper zum Abf hren der Verlustleistung ben tigen LM317 Bild 2 Beschaltung des Spannungsreglers LM317 R Py Es wird ein kein K hlk rper ben tigt Machen Sie sich weiterhin mit der Beschaltung des Festspannungsreglers uA7805 vertraut
60. haltung U 15V C C 220 uF C 100 pF R 8200 O R 1000 R 220 R 12 R 220 1000 6 Version 1 8 Stand SS 2013 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Versuch 5 Dipl Ing J C B hmke Fakult t Life Sciences Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Science VVechselstromeigenschaften Legen Sie an den Eingang der Schaltung wieder das Sinus Signal 1 kHz 50 mVgs und messen Sie entsprechend 4 2 1 die f r das Arbeitsblatt ben tigten Gr en Als Lastwiderstand verwenden Sie R 22 5 Vervvendete Gerate Oszilloskop Tektronix TDS 210 Digitalvoltmeter DV Fluke Typ 83 V 87 179 Labornetzger t Hameg HM7042 5 Funktionsgenerator Hameg HM8131 2 Versuchsplatine Transistor Transistor 2N2219A 6 Literaturhinweise Tietze Schenk Halbleiterschaltungstechnik Springer Verlag ISBN 3 540 42849 6 E Hering K Bressler J Gutekunst Elektronik f r Ingenieure Springer Verlag ISBN 3 540 24309 7 Gebrauchsanleitung Fluke Typ 83 V Gebrauchsanleitung Tektronix TDS 200 Series Gebrauchsanleitung Funktionsgenerator Hameg HM8131 2 Datenbl tter 2N2219A Motorola oder 2N2219A Philips Interessante Links Datenbl tter www alldatasheet com Basteleien Grundlageninfos und Tipps www dieelektronikerseite de Version 1 8 Stand SS 2013 0102 SS PUEIS CL UOISIOA 4049104 Bun ddoy u b r ul 194 20 0
61. ie Bildschirmmitte oder einen beliebigen Punkt der vertikalen Bildschirmachse verschoben werden kann Die Positionierung der Nulllinie mit Hilfe der Ground Funktion ist bei vielen modernen Oszilloskopen allerdings nicht mehr zwingend erforderlich da diese Ger te oftmals auf dem Bildschirm den Massebezugspegel markieren siehe Abbildung 13 Tek H Trig d Pos 460 0 u5 Kopplung Y HR Kopplung 1 Bandbreite 20 Bezugspegel der Kan le Yolts Div 7772577 H qes Empfindlich Tastkopf 14 keitsreglers 2 Spannung nvertierund 1 200V 2 500 M 500 us CH1 0 00 12 5 11 15 43 435 539H Gew hlte Empfindlichkeit Abbildung 13 Wichtige Anzeigeelemente des Vertikalsystems 2 4 3 Eingangsimpedanz Die meisten Oszilloskope weisen eine Eingangsimpedanz von 1 MO parallel zu 25 pF auf Dieser Wert ist deutlich geringer als der Innenwiderstand eines Voltmeters er ist aber f r die meisten Anwendungen akzeptabel da die Belastung der meisten Signalquellen in diesem Fall noch recht gering ist Einige hochfrequente Signale z B Videosignale stammen von Quellen mit einer Ausgangsimpedanz von 50 O Um diese Signale verzerrungsfrei messen zu k nnen m ssen sie korrekt bertragen und abgeschlossen werden Daher ist es erforderlich Kabel mit einem Wellenwiderstand von 50 Q zu verwenden Au erdem muss das Kabel am Oszilloskop mit einem 50 Q Lastwiderstand abgeschlossen wer
62. itfaden zur Messung von Spannungen und Str men TT ke Hamburg University of Applied Sciences Die Schaltung in Abbildung 11 stellt die Gesamtstrommessung an einer Taschenlampe dar Die Quellenspannung betr gt 3 V der Widerstand der Gl hlampe L betrage 600 Die Schaltung wird zun chst ohne Messger t betrieben es flie t folglich ein Strom I von U 3V 5 00 mA Ryampe 6000 1 Nun wird das Messger t in die Schaltung integriert Aufgrund des niedrigen Stroms wird das Messger t bei automatischer Messbereichswahl den Messbereich bis 6000 uA w hlen es weist in diesem Fall also gem Tabelle 1 einen Innenwiderstand R von 100 O auf Der nun flie ende Strom Imess betragt folglich U 3V Iess 4 29 mA Mess 6 Ri 6000 1009 7 Die dadurch entstehende relative Messabvveichung 1 betragt dementsprechend Imess Io 4 29 mA 5 00 mA 24 0443 14 39 f 1 5 00 mA Durch den Einbau des Messger tes wird der Strom l also um mehr als 14 verringert Wie stark dieser Einfluss jedoch auch vom Messbereich abh ngt soll ein weiteres Rechenbeispiel zeigen Die Gl hlampe L wurde nun durch ein leistungsstarkeres Modell ersetzt ihr Widerstand betrage nun 200 Q Der Strom I betr gt folglich U 3V 1 15 00 mA Rampe 2000 Wieder wird das Messger t in die Schaltung integriert Das Messger t w hlt nun des Messbereich bis 60 mA der Innenwiderstand betr
63. l Ing Jan Claas B hmke Stand WS 2011 2012 17 von 17 Version 1 1 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Faku t t Life Sciences Ve rsuch 3 Hochschule f r Angevvandte VVissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Hoch und Tiefpass 1 Lernziel Filter ver ndern elektrische Signale so k nnen z B Signalanteile die die weitere Verarbeitung st ren abgeschw cht werden In diesem Versuch untersuchen Sie die Eigenschaften eines klassischen Hoch und Tiefpassfilters erster Ordnung Au erdem integrieren Sie Signale mit dem Tiefpass und differenzieren mit dem Hochpass Anwendung finden diese Filter zum Beispiel in der Audiotechnik So wird in einer Lautsprecherbox mit Hilfe eines Tiefpassfilters das Audiosignal des Verst rkers welches hohe und tiefe Signalfrequenzen enth lt f r den Basslautsprecher aufbereitet Aufgrund seiner Eigenschaften wird der Tiefpass oftmals auch als Rauschsperre verwendet da er hochfrequente St rsignale unterdr ckt Mit einem entsprechend dimensionierten Hochpassfilter hingegen l sst sich z B das 50 Hz Brummen aus dem Signal eines Gesangsmikrofones herausfiltern Durch Verkopplung eines Hoch und Tiefpasses kann ein Bandbpassfilter realisiert werden Amplituden oder frequenzmodulierte Signale tragen den Hauptanteil ihrer Information in einem begrenzten Frequenzband Ein Bandpass l sst ein definiertes Band an Frequenzgemischen passieren und kann dahe
64. lossen und in Betrieb genommen wurde wenden Sie sich bitte zur berpr fung des Ger tes an Ihren Betreuer 8 Die Stromversorgung der Schaltung ausschalten und alle Kondensatoren entladen Das Messger t entfernen und die Schaltung wieder in Betrieb nehmen 2 2 R ckwirkung der Strommessung Das Strommessger t besteht aus einem niederohmigen Pr zisionswiderstand auch Shunt Widerstand oder Messshunt genannt und einem Spannungsmessger t Um die zu messende Schaltung nicht zu beeinflussen sollte der Innenwiderstand des Strommessger ts im Idealfall unendlich klein sein In der Realit t wird der Innenwiderstand des Messger tes jedoch durch den verwendeten Shuntwiderstand vorgegeben Dieser ist meistens messbereichsabh ngig und kann dem Datenblatt des Messger tes entnommen werden Hier wird er h ufig als B rdenspannung bezeichnet und in V A angegeben Messbereich B rdenspannung Aquivalenter Innenwiderstand 600 0 HA 100 uV HA 100 2 6000 uA 100 uV HA 100 0 03 V A 10 00 A 0 03 V A Tabelle 1 B rdenspannungen der Fluke Handmultimeter Quelle Fluke Auch hier besteht eine R ckwirkung auf die Schaltung durch das Messger t Ein Rechenbeispiel soll dies verdeutlichen O gesamt Abbildung 11 R ckwirkung auf die Gesamtstrommessung an einer Taschenlampe HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand WS 2011 2012 7 8 Version 1 0 Das Multimeter ein Le
65. ls erfolgt bei analogen Oszilloskopen im Gegensatz zu anderen Bildschirmen praktisch immer kapazitiv durch elektrische Felder Diese Ablenkungsart ist sehr einfach ber gro e Frequenzbereiche zu beherrschen und erm glicht den Einsatz auch bei sehr hochfrequenten Signalen Ein Nachteil ist aber die gro e Einbautiefe der zugeh rigen Bildr hre Ein weiterer Nachteil ist dass das Signal nicht gespeichert werden kann Da der Leuchtschirm nur eine Nachleuchtdauer im Millisekundenbereich hat ist es erforderlich dass das Signal periodisch erneut HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand SS 2012 3 von 17 Version 1 2 Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Umversily of Applied Sciences auf den Bildschirm geschrieben wird Bei periodischen Signalen ist dies unproblematisch eine Darstellung von einmaligen Ereignissen wie z B St rimpulsen ist aber nur begrenzt m glich Analoge Oszilloskope haben daher heute aufgrund der praktischen Nachteile wie der Gr e der Kathodenstrahlr hre und fehlender Speicherm glichkeiten im praktischen Laboreinsatz nur noch eine untergeordnete Bedeutung Ausnahme Hoch und H chstfrequenzanwendungen 2 3 Digitaloszilloskope Um auch nicht kontinuierliche oder periodische Signale sondern einmalige Impulsverl ufe darstellen und vermessen zu k nnen ben tigt man Oszilloskope die ein einmal aufgezeichnetes Sig
66. mit einer Gleichspannung zwischen 200 mV und 200 mV auf und stellen Sie sie grafisch dar Legen Sie dazu an Masse Wegen der geringen Spannungen und der damit auftretenden Einstellschwierigkeiten am Netzger t empfiehlt es sich den auf der Platine vorhandenen Spannungsteiler von 1980 Q 22 Q wie auf Bild 5 gezeigt zu verwenden R4 1800 Ohm R1 470 Ohm R5 180 Ohm R T1 Ge 22 Ohm Bild 5 Spannungsteiler am Eingang es ist nur der Eingangskreis der Schaltung dargestellt Entnehmen Sie dem Diagramm Ua bis zu welchen Eingangsspannungen die Stufe noch linear arbei tet Bestimmen Sie nun die Wechselspannungsdifferenzverst rkung vo mit dem Oszilloskop Mit dem Os zilloskop kann bekanntlich nur gegen Masse gemessen werden Daher m ssen Sie auch Ur an Masse legen Als Eingangssignal soll eine Sinus Spannung von 20 mV 1kHz eingespeist werden Vergleichen Sie den Wert mit dem theoretisch ermittelten Version 1 5 Stand SS 2010 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Fakult t Life Sciences Versuch 6 Tei 1 Hochschule f r Angewandte Zeechen Hambusg Hamburg University of Applied Science 3 3 Gleichtaktverstarkung und Gleichtaktunterdr ckung Im Gleichtaktmodus mit verbinden Ue2 ist die Aussteuerungskennlinie f Ue und Uaz mit einer Gleichspannung zwischen 200 mV bis 200 mV aufzunehmen und grafisch darzustellen Auch hier
67. mtkapazitat bildet zusammen mit dem Tastkopfwiderstand Rr ein RC Glied das als Tiefpass integrierend wirkt Um dies zu kompensieren ist im Tastkopf der Kondensator Cr eingebaut der mit dem Eingangswiderstand des Oszilloskops R ebenfalls ein RC Glied bildet das als Hochpass differenzierend wirkt Eine vollst ndige Kompensation wird erreicht wenn die Zeitkonstanten der beiden RC Glieder Tiefpass aus Rr C und C sowie Hochpass aus Cr und R gleich sind Dies ist gegeben wenn gilt Rr CL Ci CrR Das Verh ltnis von Rz und Cr muss also dem Verh ltnis von R zu C1 Ci gleichen Da die Eingangsimpedanz R bei verschiedenen Oszilloskopen unterschiedlich gro ist ist der Tastkopfkondensator als Trimmkondensator ausgelegt Seine Kapazit t kann nach obiger Gleichung ausgerechnet werden In der Praxis wird der Tastkopf abgeglichen indem die Kapazit t solange ver ndert wird bis ein angelegtes Rechtecksignal unverzerrt bertragen wird Alternativ kann auch im Anschlussstecker des Tastkopfes ein verstellbarer zweiter Kondensator untergebracht sein mit dessen Justage sich die Messstrecke an die Eingangskapazit t des Oszilloskops anpassen l sst Da der Widerstand H zusammen mit dem Innenwiderstand des Oszilloskops R einen Spannungsteiler bildet verringert sich die Messempfindlichkeit was bei hohen Spannungen von Vorteil ist bei niedrigen jedoch von Nachteil sein kann Bei den meisten Oszilloskopen l sst sich
68. n werden soll Ur Ry Z Diode ZPD 5 1 Bmax e Ermitteln Sie aus dem Datenblatt folgende Kenndaten die maximal zul ssige Verlustleistung die Zenerspannung sowie den zugeh rige Strom Fmax Py U Version 1 0 Stand WS 2013 2014 Praktikum Elektronik 1 Prof Dr H K hle Dipl Ing J C B hmke 277 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hambur Fakult t Life Sciences Vorbereitung Hamburg University of Applied Sciences Kenndaten Leuchtdiode LED TLDR 5400 e Ermitteln Sie aus dem Datenblatt folgende Kenndaten die maximal zul ssige Sperrspannung ZOE den maximal dauerhaft zul ssigen Durchlassstrom max den empfohlenen Betriebsstrom z sovvie die zugeh rige Durchlassspannung Up e Wie ist der Vorwiderstand Rv zu dimensionieren Ur o Ug st das Geh use der Leuchtdiode klar oder farbig Fotodiode BPW 43 Sie wollen die Diode zur Helligkeitsmessung verwenden Ist sie hierzu in Sperr oder Durchlassbetrieb zu betreiben Die Diode wird an einer Spannungsquelle mit 5 V betrieben Wie gro ist der typische Dunkelsperrstrom bei Raumtemperatur und bei 60 C d B m IReo c Die einfallende Lichtintensit t betrage 0 1 mW cm e VVie gro ist der nun flie ende Strom Version 1 0 Stand WS 2013 2014 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Versuch 4 Fakult t Life Sciences Ausvvertungshilf
69. nal speichern k nnen Fr her kamen f r solche Zwecke Elektronenstrahl Oszilloskope zum Einsatz in denen das Signal zun chst auf einer speziellen Speicherschicht als Ladungsbild gespeichert und von dort kontinuierlich auf die Leuchtschicht bertragen wurde Solche Ger te werden heutzutage fast ausnahmslos durch digitale Oszilloskope DSO englisch Digital Sampling Oscilloscope verdr ngt Sie f hren eine Analog Digital Wandlung durch und sind prinzipiell Speicheroszilloskope Sie k nnen Daten auch nach der Messung zur Verf gung stellen auf einem Speichermedium ablegen oder auf einen PC bertragen Bei einem DSO werden die analogen Eingangssignale mit einem Analog Digital VVandler A D Wandler zun chst in digitale Signale umgewandelt Details dieses Wandlungsprozesses werden im sp teren Verlauf der Elektronik Vorlesungen behandelt Deshalb werden im Folgenden nur einige Grundbegriffe erl utert f t Die Analog Digital Wandlung geschieht nicht kontinuierlich sondern nur zu diskreten periodisch angeordneten Zeitpunkten den so genannten Abtastpunkten W hrend ein analoges Signal zu jedem beliebigen Zeitpunkt jeden beliebigen Wert annehmen kann sind f r ein digitales Signal nur noch die Werte an den Abtastpunkten bekannt vergl Abb 8 Gleichzeitig wird zu Abbildung 8 Zeitliche Diskretisierung Quelle Wiki Commons jedem Abtastzeitpunkt die Signalh he quantisiert Im Verlauf der Quantisierung wird der Wert des Signals
70. nals vermessen zu k nnen ist es erforderlich zu wissen wie die Empfindlichkeit des Oszilloskops eingestellt wurde das hei t wie viel Volt pro Division angezeigt werden Mit Hilfe der Empfindlichkeitsregler l sst sich bei den meisten Oszilloskopen die Empfindlichkeit der Messkan le in den Schritten einer 1 2 5 Folge einstellen d h 10 mV div 20 mV div 50 mV div 100 mV div Kann das Signal mit dieser Schrittfolge nicht sinnvoll skaliert werden so kann im Channel Men das Einstellverhalten des Empfindlichkeitseinstellers von der groben schrittweisen Anpassung auf eine feinstufige Anpassung ge ndert werden Diese Option ist auch bei vielen lteren Oszilloskopen vorhanden hier muss die Option Variable bzw VAR aktiviert werden Allerdings ist in diesem Fall bei vielen Ger ten keine kalibrierte Messung mehr m glich da die gew hlte Empfindlichkeit nicht bekannt ist Das TDS2002c hingegen zeigt die gew hlte Empfindlichkeit am unteren Bildschirmrand auch bei variabler Einstellung an 2 4 2 Kopplung Mit dem Kopplungseinsteller den Sie ber das Channel Men erreichen wird vorgegeben auf welche Weise das Eingangssignal von der BNC Eingangsbuchse an die brigen Komponenten des Vertikalsystems des jeweiligen Kanals weitergeleitet wird Hierbei sind 2 Einstellungen zu unterscheiden DC Kopplung und AC Kopplung Bei der DC Kopplung wird das Signal ber eine direkte Signalverbindung weitergeleitet alle
71. nd f und berechnen Sie die Transitfrequenz Nehmen Sie dazu an dass die Frequenzbeschr nkungen durch Hoch und Tiefpassverhalten der Transistorschaltung entstehen Version 1 8 Stand SS 2013 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Fakult t Life Sciences Versuch 5 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Science 4 2 2 Emitterschaltung mit Stromgegenkopplung Bauen Sie die Emitterschaltung mit Stromgegenkopplung auf O e s R1 R3 C2 RM C4 O s q U 2 s R Rz 115 GND O Bild 5 Schaltung 4 Emitterschaltung mit Stromgegenkopplung 15 V C 220 uF C 100 pF R 8200 R 1000 R 220 12 R 10 220 100 VVechselstromeigenschaften Legen Sie an den Eingang der Schaltung ebenfalls das Sinus Signal 1 kHz 50 mV und messen Sie entsprechend 4 2 1 die f r das Arbeitsblatt ben tigten Gr en 4 2 3 Kollektorschaltung Bauen Sie die Kollektorschaltung auf O O UB CG Ru D o O s Q Ro 9 HIH Y R4 cm 1 Bild 6 Schaltung 5 Kollektorsc
72. nnung Ue Erkl ren Sie die Ver nderung der Welligkeit 5 Verwendete Ger te Oszilloskop Tektronix TDS 210 Digitalvoltmeter DV Fluke Typ 83 V 87 179 Labornetzger t Hameg HM7042 5 Versuchsplatine Halbleiterdioden Versuchsplatine Netzteile Verschiedene Halbleiterdioden 1N4006 ZPD 5 1 TLDR 5400 BPW 43 6 Literaturhinweise Tietze Schenk Gebrauchsanleitung Halbleiterschaltungstechnik Fluke Typ 83 V Springer Verlag ISBN 3 540 42849 6 Datenbl tter E Hering 1N4006 Motorola K Bressler ZPD 5 1 Diotec J Gutekunst TLDR 5400 Vishay Telefunken Elektronik f r Ingenieure BPW 43 Vishay Telefunken Springer Verlag ISBN 3 540 24309 7 Aktuelle Datenbl tter k nnen auch unter www alldatasheet com kostenlos bezogen werden Gebrauchsanleitung Tektronix TDS 200 Series Version 1 7 Stand WS 2013 2014 Prof Dr H K hle Dipl Ing J C B hmke Fakult t Life Sciences Diode 1N4006 Praktikum Elektronik 1 Versuch 4 Vorbereitung Kenndaten e Ermitteln Sie aus dem Datenblatt folgende Kenndaten die ber eine Halbwelle gemittelte Durchlassspannung sowie den zugeh rige Strom die maximal zul ssige Sperrspannung den typischen Sperrstrom bei Raumtemperatur Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Ir e Wie ist der Vorwiderstand Rv zu dimensionieren wenn im Durchlassbetrieb ein maximaler Strom von 100 mA nicht berschritte
73. nvolle Darstellung auf der vertikalen Achse des Bildschirms m glich wurde Um nun eine Kurve zeichnenzu k nnen m ssen diesen vertikalen Informationen Olur die zugeh rigen zeitlichen Informationen hinzugef gt werden die horizontale Darstellung muss also proportional zur Zeit erfolgen Das System das die Darstellung der horizontalen Achse der X Achse steuert wird als Zeitbasis bezeichnet Die Durchlaufgeschwindigkeit oder Zeitbasisgeschwindigkeit wird in Sekunden pro Division gemessen und kann in einem weiten Bereich variiert werden vergl Abb 16 Bei dem im Praktikum verwendeten Oszilloskop TDS2002c kann sie von 5 ns div bis 50 s div eingestellt werden Sie wird in der Regel wie bei der Empfindlichkeit kann die Zeitbasis Geschwindigkeit in einer 1 2 5 Folge eingestellt werden Abbildung 15 zeigt die hierzu ben tigten Bedienelemente Abbildung 15 Bedienelemente der Zeitbasis Quelle Fluke Tek JE Stop M Pos 0 0005 CH Tek TL Triq d Kopplung Bandbreite 20 INN ECHT T VBu M 1 ms CH1 280m CH1 1 00WEy 20 5 11 08 25 1 00055 Tastkapf 12 Spannung Insertierung 20 3ep 11 06 07 1 00253KHz M Pos 0 0005 CH1 Tek ME top M Pos 0 0005 CH1 Kopplung Kopplung Bandbreite Bandbreite 20MHz 20hHz volts Div 14 volts Div e 4 Tastkapf 1x eg d Spannung spannung Inwertierung nvertierur q Aus EHT 280m CH1 1 00 WBy M25005 1 26 mv 2
74. nziel Dieser Versuch stellt Ihnen eine Auswahl von Halbleiterdioden vor Anhand verschiedener Anwendungsbeispiele machen Sie sich mit den Kennwerten von Gleichrichterdiode Z Diode Leuchtdiode und Fotodiode vertraut und ben den Umgang mit den Datenbl ttern 2 Vorbemerkung Alle Wechselspannungswerte sind sofern nicht besonders gekennzeichnet als Effektivwerte angegeben Bemerkungen zu den Kondensatoren Bei den in diesem Versuch verwendeten Elektrolytkondensatoren handelt es sich wie bei den Dioden um gepolte Bauelemente das hei t die Einbaurichtung ist zu beachten Bei Me der axialen liegenden Bauform ist der Pluspol tie eg immer an der Geh useseite mit der Einschn rung zus tzlich ist oft ein Aufdruck vorhanden der auf den Minuspol weist Bei den radialen stehenden Elkos ist der Minuspol markiert hierzu ist in der Regel ein Streifen mit Minussymbolen aufgedruckt Ferner sind die Kapazit t in uF sowie die Bild 1 Kennzeichnung von Elektrolytkondensatoren Spannungsfestigkeit angegeben Der obere Kondensator auf Bild 1 hat somit links den Pluspol eine Kapazit t von 220u F und ist f r eine maximale Spitzenspannung von 35V ausgelegt Einschn rung 3 Vorbereitung F r diesen Versuch m ssen Sie folgende Sachverhalte und Fachbegriffe verstanden haben und erkl ren k nnen Leitungsmechanismus in Halbleitern p und n Dotierung pn Ubergang Durchlafrichtung und Sperrichtung Kennlini
75. nziel Im zweiten Teil des Versuches machen Sie sich mit den Eigenschaften von einfachen Spannungsl ngsreglern vertraut Ein Spannungsregler formt eine in ihrem Wert schwankende Eingangsspannung U wie z B die stark lastabh ngige Ausgangsspannung des Vollweggleichrichternetzteils aus Versuch 4 in eine konstante Ausgangsspannung U um 2 Vorbemerkungen Wichtig Bringen Sie Ihre Versuchsunterlagen zum Versuch 4 mit Spannungsl ngsregler werden in vielen Varianten f r feste und einstellbare Ausgangsspannungen angeboten Sie haben insbesondere in der hier vorgestellten integrierten Bauform wegen ihrer einfachen Handhabung eine weite Verbreitung Spannungsregler bestehen im einfachsten Fall aus einer Spannungsreferenz z B Z Diode einem Differenzverst rker und einem Transistor als Stellglied W hrend die ungeregelte Eingangsspannung U sich z B lastabh ngig ver ndert wird die Ausgangsspannung U durch den geregelten Transistor konstant gehalten Der Transistor fungiert hierbei als einstellbarer Widerstand und bildet zusammen mit der Last einen Spannungsteiler Erh ht sich die Eingangsspannung U so tritt am Differenzverst rker eine Spannungsdifferenz zwischen der Spannung U und der Referenz spannung auf Diese Differenzspannung wird invertierend verst rkt Dadurch wird der Basisstrom des Transistors verringert der differentielle Kollektor Emitter Widerstand rce Bild 1 Schematischer Aufbau eines Spannungsl ngsreglers er
76. or C1 Sehen Sie f r den Belastungswiderstand R einen Wert von 470 O vor Oszilloskopieren Sie die Eingangs und die Ausgangsspannung und zeichnen Sie die Verl ufe ab Achten Sie hierbei auf den korrekten zeitlichen Ma stab Verwenden Sie ggf das Scopetool Messen Sie die effektive Ausgangsspannung Ermitteln Sie die Frequenz der Ausgangsspannung Vergleichen Sie die Ergebnisse mit der Einweggleichrichterschaltung A Version 1 7 Stand WS 2013 2014 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Versuch 4 Fakult t Life Sciences Hochschule f r Angewandte Tango Hamburg University of Applied Sciences Setzen Sie nun in die Gleichrichterschaltung einen Gl ttungskondensator von 220 uF ein Zeichnen Sie U und Ua vom Oszilloskop ab Begr nden Sie den Verlauf von Ua Messen Sie die Ausgangsspannung Ua mit dem Multimeter Ermitteln Sie mit dem Multimeter den Wechselspannungsanteils der Ausgangsspannung Vergleichen Sie die Ergebnisse mit der Einweggleichrichterschaltung Untersuchen Sie das Netzteil hinsichtlich seines Lastverhaltens Variieren Sie hierzu den Lastwiderstand R 4 7 1 kO 470 und 220 Q Messen Sie Ue die effektive Ausgangsspannung Ua sowie den Wechselspannungsanteil Usrumm der Ausgangsspannung Berechnen Sie die Welligkeit vv R Q U V U V UBrumm V W 4700 1000 470 220 Erlautern Sie Ursachen f r das Absinken der Eingangsspa
77. orrekten zeitlichen Ma stab Verwenden Sie ggf das Scopetool Messen und berechnen Sie die effektive Ausgangsspannung Ermitteln Sie die Frequenz der Ausgangsspannung Wie gro ist die Leistung die im Widerstand umgesetzt wird Wie gro ist die Leistung die in der Diode umgesetzt wird Setzen Sie nun in die Gleichrichterschaltung einen Gl ttungskondensator von 220 uF ein Zeichnen Sie U und Ua vom Oszilloskop ab Begr nden Sie den Verlauf von Ua Messen Sie die Ausgangsspannung Ua mit dem Multimeter Ermitteln Sie mit dem Multimeter den Wechselspannungsanteils der Ausgangsspannung Warum wird diese Wechselspannung auch Brummspannung genannt Wovon ist die H he dieser Brummspannung abh ngig 4 6 Ein einfaches Gleichspannungsnetzteil mit Vollweggleichrichter Die hier vorgestellte Schaltung wird in der Praxis in Applikationen bei denen nur geringe Anforderungen an die Stabilit t und Restwelligkeit der Betriebsspannung gestellt werden vielfach eingesetzt Der Widerstand R dient zur Begrenzung von Einschaltstromspitzen die im Einschaltmoment beim erstmaligen Aufladen des Kondensators auftreten Ohne diese Strombegrenzung wird der Kondensator auf Dauer gesch digt wodurch es zu einem fr hzeitigen Ausfall der Schaltung kommt 200 800 ir 30 ogn 1690 0 0000000 EH EH z THH H Bild 5 Bauen Sie das Gleichspannungsnetzteil Bild 5 auf zun chst ohne den Gl ttungskondensat
78. r zum Beispiel im Hochfrequenzbereich eines Radioempf ngers zur Senderwahl verwendet 2 Allgemeines Alle Wechselspannungswerte sind sofern nicht besonders gekennzeichnet als Effektivwerte angegeben Zur Kennzeichnung von Kondensatoren Kondensatorkapazit ten sind auf den Bauteilen typischerweise in uF angegeben wenn keine Einheit aufgedruckt ist Zus tzlich ist in der Regel eine Spannungsfestigkeit angegeben So entspricht der Aufdruck 0 022 160V einem Kondensator mit einer Kapazit t von 22 nF und einer VVechselspannungsfestigkeit von 160V F r die grafischen Darstellungen benutzen Sie bitte kariertes Papier Millimeterpapier oder ein geeignetes Computerprogramm z B MS Excel Open Office Calc W hlen Sie selbst einen geeigneten Ma stab Es werden nur sauber gezeichnete Grafiken anerkannt die in Gr e und Ma stab mindestens der Genauigkeit der Messung entsprechen 3 Vorbereitung Zur Vorbereitung informieren Sie sich ber das bertragungsverhalten von Hoch und Tiefpass bei einem sinusf rmigen und bei einem rechteckf rmigen Eingangssignal Sie sollen au erdem wissen was ein Bodediagramm ist was Amplituden und Phasengang sind wie die Grenzfrequenz definiert ist wie sich ein Kondensator ber einen Widerstand auf und entl dt und wie Spannungswerte in das Pegelma dB umgerechnet werden Berechnen Sie die theoretische Grenzfrequenz der Hoch und Tiefp sse zu Aufgabe 4 1 und 4 2 Die Widerstands und Kapazit ts
79. rd Triggerquelle Hiermit wird festgelegt von welcher Quelle das Triggersignal TASTKOPF BERPR FUNG stammt In den meisten F llen stammt es von einem der Eingangssignale es wird also einer der Messkan le als Quelle verwendet an den das Eingangs signal angeschlossen ist CH1 oder CH2 Gebr uchlich ist auch die Abbildung 21 Netztriggerung AC Line bei Systemen mit Netzfrequenz oder einer von der Bedienelemente der Triggerschaltung Netzfrequenz abgeleiteten Frequenz Hiermit lassen sich besonders einfach netzabh ngige St rungen aufsp ren HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand WS 2011 2012 13 von 17 Version 1 1 Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Unmwersiiy of Applied Sciences Triggerpegel und Triggerflanke Der Triggerpegel definiert welchen Spannungspegel das Signal an der gew hlten Triggerquelle passieren muss damit die Triggerschaltung die Zeitbasis startet ber den Flanken Einsteller kann gew hlt werden ob die Triggerung auf einer ansteigenden positiven oder fallenden negativen Signalflanke erfolgen soll Triggerkopplung Die Triggerkopplung ist vergleichbar mit der Kopplung des vertikalen Systems Auch hier dient die Kopplung zur Auswahl der Triggersignalkomponenten die an die Triggerschaltung weitergeleitet werden sollen DC Alle Signalanteile werden an die Triggerschaltung weitergeleitet
80. retisch erwarteten Werte Messwerte sowie m gliche Messunsicherheiten und Messfehler gegen ber bewerten Sie Ihre Ergebnisse und kommentieren Sie Ihre Schlussfolgerungen Als Leitfaden k nnen die zu einem Teil der Versuche vorhandenen Auswertungshilfen genutzt werden Die schriftlichen Ausarbeitungen sind sp testens 14 Tage nach der Versuchsdurchf hrung abzugeben Eventuelle Korrekturen sind ebenfalls binnen 14 Tagen zu erledigen Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Version 1 2 Stand WS 2013 2014 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Werteblatt Fakult t Life Sciences e e a Hochschule f r Angewandte Wissensehalten Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Versuch 1 widerstandswerte zu Aufgabe 2 Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Version 1 8 Stand WS 2013 2014 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Faku t t Life Sciences Ve rsuch 1 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Widerstandsnetzwerke Lernziel Bei diesem Versuch besch ftigen Sie sich mit Widerstandsnetzwerken und ihren Zweipolkennlinien Au erdem machen Sie sich mit dem Digitalvoltmeter DV vertraut Vorbemerkung F r die grafischen Darstellungen benutzen Sie bitte Millimeterpapier oder ein geeignetes Computerprogramm z B MS Excel Open Office Calc W hlen Sie
81. rstand 1 kO 470 220 100 Q Messen Sie Us Ue Brumm Ua sowie U grumm und berechnen Sie die Welligkeit vor und hinter dem Spannungsregler Bild 6 Steckbrett Q U V U Brumm V We U V U Brumm V Wa 1000 470 220 100 Version 1 5 Stand WS 2010 2011 Praktikum Elektronik 1 Versuch 6 Teil 2 Dipl Ing J C B hmke Fakult t Life Sciences 5 Verwendete Ger te Oszilloskop Tektronix TDS 210 Funktionsgenerator Hameg 8131 2 Labornetzger t Hameg 7042 5 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Science Digitalvoltmeter DV Fluke Typ 83 V 87 179Digitalvoltmeter DV Fluke Typ 83 V 87 179 Steckbrett Spannungsregler uA7805 LM317 6 Literaturhinweise Tietze Schenk Halbleiterschaltungstechnik Springer Verlag ISBN 3 540 42849 6 E Hering K Bressler J Gutekunst Elektronik f r Ingenieure Springer Verlag ISBN 3 540 24309 7 Gebrauchsanleitung Fluke Typ 83 V Gebrauchsanleitung Tektronix TDS 200 Series Gebrauchsanleitung Hameg 8131 2 Gebrauchsanleitung Hameg 7042 5 Datenbl tter LM317 von ON Semiconductor uA7805 von Texas Instruments Interessante Links Datenbl tter www alldatasheet com Basteleien Grundlageninfos und Tipps www dieelektronikerseite de Grundlageninfos www das elko de Version 1 5 Stand WS 2010 2011
82. s Oszilloskops ergibt sich eine berlagerung 230V 3 Bauen Sie die Schaltung 2 auf 0000000 000 00 u Schaltung 2 W hlen Sie f r beide Kan le AC Kopplung und stellen Sie die Nulllinien beider Kan le auf die mittlere Gitterlinie Aktivieren Sie nun die mathematischen Funktionen des Oszilloskops und w hlen Sie die Darstellung CH1 CH2 Variieren Sie die Amplituden der Signale und die Frequenz des Generators Welchen Einfluss haben jeweils das h herfrequente und das niederfrequente Signal auf die Form und die Breite des berlagerten Signals 5 von 8 Version 1 9 Stand WS 2013 2014 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Var Fakult t Life Sciences e SUC Hochschule f r Angewandte Wissensehalten Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Aufgabe 5 Tastkopfabgleich Da jedes Oszilloskop und jeder Tastkopf leicht unterschiedliche Impedanzen haben ist es erforderlich bei Anschluss eines Tastkopfes an das Oszilloskop einen Tastkopfabgleich durchzuf hren Wie im Leitfaden beschrieben wird der Abgleich durch Optimieren der bertragung eines Rechtecksignals durchgef hrt Sie k nnen den Abgleich entweder mit einem externen Funktionsgenerator oder mit dem internen Rechteckgenerator des Oszilloskops durchf hren 5 EEE OlOlO1 ast Op Lee E 4 un Koaxlalkabel Masseklemme Schaltung zum Tastkopfabgleich bei Verwend
83. s erfolgen hier markiert bei vielen Ger ten eine Balkenanzeige die Nutzung des Messbereichs siehe Abbildung 3 MAX Je 4 4 4 Balkenanzeige H 30 Abbildung 3 Visualisierung der Messbereichsnutzung durch eine Balkenanzeige HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand WS 2011 2012 1 von68 Version 1 0 Das Multimeter ein Leitfaden zur Messung von S pa n n u n g e n u nd St r me n Hochschule f r Angevvandte VVissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Die Hinweise zur Wahl des Messbereichs gelten in der Regel nur bei analogen Messgeraten Digitale Multimeter stellen diese Werte bei korrekter Konfiguration Messbereichswahl auf Automatik selbst ndig ein Sie m ssen nur auf Spannungsmessung und die richtige Spannungsart Gleich Wechsel oder Mischspannung eingestellt sein Ferner muss der korrekte Anschluss der Messleitungen berpr ft werden vergl Abbildung 4 Wechselspannung FLOKE ES Bars mama Schaltkasten DC Spannung ELSE pE man mun O u Gesi E g Ca c alt Abbildung 4 Spannungsmessung mit dem Fluke 83 Multimeter Quelle Fluke HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand WS 2011 2012 2 von8 Version 1 0 Das Multimeter ein Leitfaden zur Messung von Spannungen und Str men TT EE Hamburg University of Applied Sciences 1 2 R ckwirkung
84. sollte wegen der geringen Spannungen und der damit auftretenden Einstellschwierigkeiten am Netzger t der auf der Platine vorhandene Spannungsteiler von 1980 Q 22 Q wie auf Bild 5 gezeigt verwendet werden Messen Sie die Gleichtaktverst rkung ves mit einem sinusf rmigen Eingangssignal von 0 6 V 1 kHz und berechnen Sie die Gleichtaktunterdr ckung CMRR 20 dB log vo VaL 4 Verwendete Ger te Oszilloskop Tektronix TDS 210 Funktionsgenerator Hameg 8131 2 Labornetzger t Hameg 7042 5 Digitalvoltmeter DV Fluke Typ 83 V 87 179 Versuchsplatine Differenzverstarker Transistor BC548C 5 Literaturhinweise Tietze Schenk Gebrauchsanleitung Halbleiterschaltungstechnik Fluke Typ 83 V Springer Verlag ISBN 3 540 42849 6 Gebrauchsanleitung Tektronix TDS 200 Series E Hering K Bressler J Gutekunst Gebrauchsanleitung Elektronik f r Ingenieure Hameg 8131 2 Springer Verlag ISBN 3 540 24309 7 Gebrauchsanleitung Hameg 7042 5 Datenbl tter BC548 von Fairchild Semiconductor Interessante Links Datenbl tter www alldatasheet com Basteleien Grundlageninfos und Tipps www dieelektronikerseite de Grundlageninfos www das elko de Version 1 5 Stand SS 2010 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Faku t t Life Sciences Ve rsuch 6 Tei 2 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Science Spannungsregler BE BR s 1 Ler
85. sse werden ignoriert und der Bildschirminhalt bleibt eingefroren bis die Triggerschaltung erneut armiert also scharf geschaltet wird Die Triggerschaltung kann erneut armiert werden indem die Taste Single erneut gedr ckt wird Das TDs2002c zeigt seinen Betriebszustand hierbei in der Mitte des oberen Bildschirmrandes wie folgt an Armed Ready die Triggerschaltung wurde scharf geschaltet und wartet auf ein Triggerereignis d ein Triggerereignis hat die Zeitbasis gestartet und es werden gerade Daten aufgenommen Complete Es werden die nach dem letzten Triggerereignis aufgenommenen Daten angezeigt HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand WS 2011 2012 12 von 17 Version 1 1 Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Unmwersiiy of Applied Sciences 2 6 Die Triggerung Mit Hilfe des vertikalen Systems und der Zeitbasis ist es m glich dass Signal so zu skalieren dass der Anwender die wichtigsten Signalinformationen gut ablesen kann Dennoch ist das Signal oftmals so skaliert dass nicht exakt eine glatte Anzahl an Signalperioden auf den Bildschirm passt siehe Abb 20 Theoretisch m sste also der Signalverlauf in diesem Fall immer mit verschiedenen Startpunkten auf dem Bildschirm beginnen siehe Abb 19 was eine Signalauswertung deutlich erschwert Tek s B Ted Pos 0 0005 CH1 Tek Stop M Pos
86. szenz anregen Dadurch entsteht ein sichtbarer Leuchtfleck dessen Gr e mit Hilfe der Fokussiereinheit minimiert wird Mit Hilfe einer negativen Spannung am VVehnelt Zylinder kann die Helligkeit des Leuchtpunktes variiert werden Auf ihrem Weg zur Leuchtschicht durchqueren die Elektronen ein System von paarweise angeordneten Ablenkplatten An die Platten kann eine Spannung angelegt werden Hierdurch entsteht wie bei einem Kondensator zwischen den Platten ein elektrisches Feld mit dessen Hilfe der Elektronenstrahl abgelenkt werden kann Ablenkplatten vertikal horizontal Kathode i Elektronenstrahl Wehneltzylinder Fokussierung Anode Abbildung 6 Kathodenstrahlr hre Das Eingangssignal wird ber einen kalibrierten Verst rker verst rkt und als Steuerspannung U an die vertikalen Ablenkplatten gelegt Die horizontalen Ablenkplatten werden vom Oszilloskop gesteuert Hierzu wird von der Zeitbasis eine S gezahnspannung U mit einer vom Benutzer w hlbaren Anstiegsgeschwindigkeit generiert Durch dieses ansteigende Spannungssignal wird der Elektronenstrahl mit einer definierten Geschwindigkeit von links nach rechts ber den Leuchtschirm gef hrt in diesem Zeitintervall wird das Bild gezeichnet und kehrt anschlie end sofort zum Ausgangspunkt zur ck Dabei wird der Elektronenstrahl dunkelgetastet damit man den R cklauf der Schreibspur nicht sieht Abbildung 7 S gezahnsignal Die Ablenkung des Elektronenstrah
87. teten Spannungsteilers bei unterschiedlicher Belastung Der Spannungsteiler wird in diesem al Versuch durch ein Potentiometer mit einem Un DC Gesamtwiderstand von 1kO realisiert R 4 Die Ausgangsspannung des unbelasteten Spannungsteilers ist proportional zur Stellung des Abgriffs UL ck AN 1 von4 Version 1 7 Stand VVS 2011 2012 Prof Dr H K hle Dipl Ing J C B hmke Praktikum Elektronik 1 Faku t t Life Sciences Ve rsuch 1 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Wird der Ausgang des Spannungsteilers mit einem Widerstand R belastet so sinkt die Ausgangsspannung ab Das Ausma des Spannungsr ckganges ist abh ngig vom Verh ltnis R R und der Stellung des Spannungsabgriffs k Man erh lt als Ausgangsspannung U eines belasteten Spannungstellers k 5545 Z m 1 kk E R Bestimmt man f r den belasteten Spannungsteiler den Innenwiderstand Ri so kann man das Ersatzschaltbild Bild 2 erstellen Ri 1 3 H Versuchsdurchf hrung e Bauen Sie die Schaltung entsprechend Bild 1 auf Eingangsspannung 10 00 V U Messen Sie die Spannung U am Lastwiderstand R f r U Wu die in der Tabelle angegebenen Einstellungen des O Spannungstellers k und des Lastwiderstands und vergleichen Sie sie mit hren berechneten VVerten Stell
88. treten jedoch in der Praxis h ufig Probleme auf So kann sich z B bei der indirekten Messung ber den Spannungsabfall am Lastwiderstand selbiger aufgrund von Alterung oder Verschlei ver ndert haben Bei der Messung mit Hilfe des Zangenstrommessers ist der Einfluss der Magnetfelder benachbarter stromdurchflossener Leiter zu ber cksichtigen Ferner ist die exakt senkrechte Ausrichtung der Zange zum Leiter f r eine genaue Messung erforderlich Abbildung 9 Indirekte Strommessung mit Zangenamperemeter Daher sollte sofern durchf hrbar der direkten Strommessung der Vorzug gegeben werden HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand WS 2011 2012 5von8 Version 1 0 Das Multimeter ein Leitfaden zur Messung von Span n u ngen u nd Stromen Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences 2 1 Durchf hrung der direkten Strommessung Schaltkreisstrom Gesamtstrom zum Schaltkreis OFF AUS zum Anschlie en des Me ger ts ON EIN f r Messungen OFF AUS zum Entfernen des Me ger ts Abbildung 10 Durchf hrung der direkten Strommessung Quelle Fluke Vor der Strommessung sind folgende Hinweise zu beachten vergl Abb 10 1 Vor dem Einbau des Messger tes Spannungsquelle abschalten In der Schaltung ggf vorhandene Kondensatoren sind zu entladen Die Messleitungen m ssen an die richtigen Ein
89. ung 6 gezeigte Schaltung ist elektrisch gleichwertig zur Schaltung in Abbildung 5 Wird daran das Messger t angeschlossen so erh lt man statt U gt einen kleineren Messwert Um weil und der Innenwiderstand des Messger tes R einen Spannungsteller bilden Durch den flie enden Messstrom entsteht ein Spannungsabfall Urenier an Ha Die Spannung wird also zu klein angezeigt HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand WS 2011 2012 3von8 Version 1 0 Das Multimeter ein Leitfaden zur Messung von S pa n n u n 9 n u n d St r m e n Hochschule f r Angevvandte VVissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Ra U Fehler U Un Abbildung 6 Ersatzquelle Die dadurch entstehende R ckwirkungsabweichung betr gt angegeben als relative Messabweichung f Um U rehler U penler R f 1 Uz U Urehler Um R Somit folgt f r unser Beispiel Ra Ril R2 510 kQ 11510 kN 255 kQ Der relative Messfehler betr gt somit R 255 kQ R R 255k0 10 0 0249 2 49 Somit wird vom Messger t statt der Spannung U gt 6 V die Spannung 5 85 V angezeigt Anhand der Fehlerabsch tzung l sst sich f r die im Praktikum verwendeten Multimeter folgende Faustformel ableiten HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl
90. ung eines externen Funktionsgenerators uuuuuuu 0000080 TASTKOPF ABGL s CH1 Masseklemme hier Anschluss des Tastkopfes bei Verwendung des internen Rechteckgenerators 6 von8 Version 1 9 Stand VVS 2013 2014 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke V Faku t t Life Sciences ersu Hochschule f r Angewandte Wissensehalten Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Schlie en Sie den Tastkopf an Kanal 1 des Oszilloskops an und verbinden Sie ihn mit dem internen Rechteckgenerator oder dem externen Funktionsgenerator Bei Benutzung des externen Funktionsgenerators stellen Sie ein Rechtecksignal mit einer Frequenz von 1 kHz und einer Amplitude von ca 5 V ein Reduzieren Sie am Tastkopf die Empfindlichkeit auf 1 10 Stellen Sie im Men von Kanal 1 den Multiplikationsfaktor auf x10 Die Empfindlichkeit l sst sich nun bis auf 50 V Skalenteil einstellen Stellen Sie das Oszilloskop so ein dass Sie m glichst genau ablesen k nnen Ver ndern Sie den Trimmkondensator am Tastkopf mit einem Schraubendreher so dass das Signal sauber keine runden Ecken kein berschwingen bertragen wird bk bw es Ir KP berkompensiert SJUUL Unterkompensiert L L L Richtig kompensiert Justage der Tastkopfkapazit t Aufgabe 6 St rminderung durch Koaxialkabel In diesem Versuchsteil wird die Schirmwirkung ein
91. ung und thermisches Verhalten von Transistoren Transistor als Schalter Emitterschaltung Emitterschaltung mit Stromgegenkopplung und Kollektorschaltung Ein und Ausgangswiderstand einer Schaltung Spannungs Strom und Leistungsverst rkung Frequenzgang untere und obere Grenzfrequenz Transitfrequenz Version 1 8 Stand SS 2013 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Fakult t Life Sciences Versuch 5 Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Science berlegen Sie warum die Schaltung 5 Bild6 eine Kollektorschaltung ist e Berechnen Sie Emitterschaltung Bild 4 die Gleichspannungen an den Messpunkten MP1 MP2 und MP3 sowie Ugg und Uc Gehen Sie von einem Kollektorgleichstrom von Ic 35 mA aus Vernachl ssigen Sie den Basisstrom 16 mA Warum wirkt die Stromgegenkopplung in dieser Schaltung nur f r die Gleichspannung also f r die Einstellung des Arbeitspunktes und nicht f r die zu verstarkende VVechselspannung owm 0080802 Tabelle 1 Spannungen in der Emitterschaltung Berechnen Sie die theoretisch zu bestimmenden Werte auf dem Arbeitsblatt Tabelle 2 siehe Anhang f r alle Schaltungen W hlen Sie f r einen mittleren Wert aus dem Datenblatt und nehmen Sie 1000 Q an rBE k nnen Sie aus s o bestimmen Die Formeln entnehmen Sie z B Ihrem Vorlesungsskript oder der unten angegebenen Literatur 4 Aufgaben 4
92. uss darauf geachtet werden dass keine Reflexionen auf der Messleitung auftreten Diese Forderungen k nnen nicht miteinander vereint werden entweder ist die Eingangsimpedanz gering und entspricht dem Wellenwiderstand des Kabels Koaxialkabel 50 Ohm oder es werden Kompromisse hinsichtlich der oberen Grenzfrequenz und damit der Impulstreue hingenommen In der Praxis werden Tastk pfe deshalb oft so ausgef hrt dass sie mit dem Eingang des Oszilloskops einen kompensierten Spannungsteiler bilden der die Kabeleigenschaften mit einbezieht Hierzu befindet sich vorn im Tastkopf ein Widerstand Rz Gr enordung einige MO der die Eingangsimpedanz der Messanordnung erh ht und die Belastung der Signalquelle verringert HAW Hamburg Labor f r Umwelttechnik und Elektronik Dipl Ing Jan Claas B hmke Stand WS 2011 2012 15 von 17 Version 1 1 Das Oszilloskop Theorie und Anwendung Hochschule f r Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg Umversily of Applied Sciences Parallel dazu ist der Kondensator Cr geschaltet vergl Abb 25 dessen Funktion im folgenden erl utert wird Tastkopf Il Koax Kabel Oszilloskop Abbildung 26 Ersatzschaltbild des Tastkopfes Abbildung 25 Ersatzschaltbild der Messstrecke Die gesamte Messstrecke ist deutlich komplexer aufgebaut vergl Abb 26 Es ist zu ber cksichtigen dass das Koaxialkabel eine Kapazit t C hat die parallel zur Eingangskapazit t des Oszilloskops C wirkt Die Gesa
93. werte entnehmen Sie bitte dem am Tag der Versuchseinteilung ausgeteilten Gruppenblatt Version 1 7 Stand SS 2013 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Faku t t Life Sciences Ve rsuch 3 Hochschule f r Angevvandte VVissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences 4 Aufgaben 4 1Hochpass Bauen Sie den Hochpass nach Schaltung 1 auf SUD o0000 20 r r C3 933 On o Schaltung 1 Ermitteln Sie die Werte von R und C R C e Bestimmen Sie die Grenzfrequenz rechnerisch mittels der gemessenen Bauteilewerte und messtechnisch aus der bertragungsfunktion Vergleichen Sie die ermittelten Werte mit der in der Vorbereitung theoretisch ermittelten Grenzfrequenz Erkl ren Sie die auftretenden Differenzen Messen sie den Amplitudengang und den Phasengang zwischen 100 Hz und 50 kHz W hlen sie geeignete Frequenzabst nde die Sie am besten vor der Messwertaufnahme durch Durchscannen des Bereiches festlegen Beobachten Sie den Bereich um die Grenzfrequenz besonders genau e Stellen Sie Amplituden und Phasengang im Bodediagramm dar Version 1 7 Stand SS 2013 Prof Dr H K hle Praktikum Elektronik 1 Dipl Ing J C B hmke Faku t t Life Sciences Ve rsuch 3 Hochschule f r Angevvandte VVissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences 4 2 Tiefpass Bauen Sie den Tiefpass nach Schaltung 2 auf inu inn o On ofan n

Versuch 1 - HAW Hamburg

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