Schaltkreis - Erklärung

[ktcke]

Guten Tag,

kann mir jemand möglichst abstrakt erklären, wie sich das Spannungspotential am Ausgang U_c verändert, wenn zunächst U_a = 5V, anschließend U_a = 0V. Befindet sich die Diode jeweils im Sperr-/Durchlassbetrieb?

Bei dem Widerstand handelt es sich um einen Pullup-Widerstand, oder? Welche Funktion wird damit realisiert?

mit möglichst abstrakt meine ich, nicht zu tief in die Materie einzugehen und das ganze übersichtlich zu halten.

Vielen Dank und mit freundlichen Grüßen

Anhang:
http://s33.postimg.org/hj4c0lp3f/Blatt_4.jpg
[/img]

 

[patois]

:?:

Ist Ua größer als die 5Volt oder gleich 5V oder kleiner als 5Volt ?

P.

 

[ktcke]

Ua = 5V im ersten "Versuch". Im zweiten 0V und der Sperrwiderstand ist >100 MOhm.

Wie ich sehe ist die Skizze durch den Upload "unglücklich" verdreht worden.

liebe Grüße

 

[patois]

.
http://s33.postimg.org/dbsnrf13f/DIODE_mit_Widerstand.jpg

Ist das Erklärung genug?

 

[ktcke]

Da bleibt mir noch die Frage offen, weshalb Uc = 0V, wenn Ua = 0V oder ist Uc grundsätzlich >0V?

lg

 

[patois]

Wenn Ua = 0, dann ist Uc eine Funktion des Stromes, der durch R1 fließt, und zwar dadurch, dass die Diode eine nichtlineare Kennlinie hat.

Uc ist also immer um den Spannungsfall an der Diode größer als Ua = 0.

Für "Milchmädchenrechnung" arbeitet man mit dem vereinfachten Diodenmodell, wobei man für die Diode eine Schwellspannung definiert, bei Silizium-Dioden rechnet man mit ca. 0,7Volt.

P.

 

[ktcke]

Danke für Deine Bemühungen, aber mir ist einiges unklar. Liegt beispielsweise an Ua = 5V an, dann müssten diese doch an der Diode (Sperrbetrieb) abfallen, oder?
Wie kann es daher sein, dass Uc = ~5V?
Weshalb führt Ua = 0V zu Uc = ~0,7V, welche Funktion genau erfüllt der anliegende Widerstand R1?

Liebe Grüße

 

[patois]

.
Leider sind die Informationen, die du zu der Schaltung bisher gegeben hast so minimal, dass man "eigentlich" keine zielführenden Aussagen machen kann.

Wirklich diskutieren kann man die Schaltung nur, wenn die Schaltung, die sich auf der Ua-Seite befindet, in die Skizze eingefügt wird.

Da in der Skizze ein I2 eingetragen ist, muss auch auf dieser Uc-Seite der anschließende Schaltungsteil dargestellt werden.

MERKE: man kann nicht aus der Gesamtschaltung herausgerissene Schaltungsteile ohne die Berücksichtigung des Umfeldes beurteilen.

Zusatzfrage: untersuchst du integrierte Schaltungen oder einen FET oder was sonst?

P.

 

[patois]

Simulation für Ua=0 und Ua>0

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http://s33.postimg.org/spvypckfv/DIODE_und_150_MOhm.jpg

Für Ua=0V befindet sich die Diode 1N4001 im leitenden Zustand.

Der Widerstand R1 begrenzt den Diodenstrom auf einen zulässigen Wert.

Man misst für Uc den Wert der Schwellspannung der Diode.

Man beachte, dass die Diode kein lineares Bauteil ist,
sondern dass sie eine gekrümmte Kennlinie besitzt.

Die Größe der Schwellspannung ist daher unlinear von der Größe des Diodenstromes abhängig.

Zur Vertiefung sollte man sich über den Arbeitspunkt (Arbeitswiderstand) im Kennlinienfeld informieren.

Die Schwellspannung ist zusätzlich von der Materialart der Diode abhängig, z.B. Silizium.
.

 

[patois]

DIY Versuch auf Steckbrett

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http://s32.postimg.org/u8hb5p1ch/DIODE_mit_FET.jpg


Diesen Versuchsaufbau kann man mit einem Steckbrett nachvollziehen.

Es wird eine Funktion dargestellt, wie sie in der Realität auftreten kann.

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[ktcke]

Hallo,

danke für die zahlreichen und aufschlussreichen Antworten. Der abgebildete Schaltkreis war Gegenstand einer Altklausuraufgaben zu den elektrotechnischen Grundlagen, die wir als Informatiker zu behandeln hatten.
Nun habe ich den Schaltplan unverändert aus der Klausur entnommen.

Nun zu den Aufgaben, die zu dieser Schaltung gehörig sind:

a) Analysieren Sie die nebenstehende Schaltung mit dem Eingang Ua und dem Ausgang Uc. Am oberen Ende des Widerstands R1 = 1kOhm liegt ein Potential von +5V an. Der Sperrwiderstand der Diode beträgt > 100 MOhm, der Durchlasswiderstand < 1 Ohm.

1) Angenommen am Eingang A liegt eine Spannung von
Ua = 0V (d.h. Verbindung mit GND). Befindet sich
die Diode dann in Durchlass- oder Sperrbetrieb?
(Begründung)

Welches Spannungspotential Uc erwarten Sie damit
am Ausgang C?

2) Angenommen am Eingang A liegt jetzt eine Spannung
von +5V. Welches Spannungspotential Uc erwarten
Sie damit am Ausgang C?

Vielen Dank im Voraus und liebe Grüße


http://s31.postimg.org/wbjp4qzrr/Bild_Forum.jpg
[/img]

 

[goon]

1) Wenn U_a= 0 dann U_c = der Durchlassspannung der Diode, da die Diode im Durchlassbereich ist.

2) Wenn U_a = 5V dann U_c = 5V, weil die Diode sperrt, kommt es zum Spannungsteiler von R und Diode. Daher fallen die 5V an der Diode ab.

 

[ktcke]

Danke für eure einleuchtenden Antworten.

Eine Frage, die mir noch unbeantwortet blieb ist, weshalb in den beiden Schaltplänen, die mir zu Beginn als Antwort geschickt wurden, unterschiedliche Werte für die Stromstärke aufweisen.

Wenn sich die Diode im Durchlassbetrieb befindet, dann wird Ausgag uc auf Masse gezogen, weshalb? Durch das elektrische Feld in der Diode?

Liebe Grüße

 

[goon]

Wenn sich die Diode im Durchlassbetrieb befindet, dann wird Ausgag uc auf Masse gezogen, weshalb? Durch das elektrische Feld in der Diode?
Liebe Grüße

Uc liegt dann nicht auf "Masse"! Uc liegt dann auf dem Potential der Durchlassspannung der Diode.

 

[ktcke]

Bekäme ich vielleicht eine allgemeine Erklärung dazu, um es nachvollziehen zu können.

Liebe Grüße

 

[patois]

Weitere Erklärungen siehe:

http://www.elektronikinfo.de/strom/dioden.htm

 

[ktcke]

Danke, ich habe es mir durchgelesen, verstehe aber nicht, weshalb es, wenn sich die Diode im Durchlassbetrieb befindet, keine Stromteilung stattfindet und folglich an Uc kein Potential von +5v anliegt.

Liebe Grüße

 

[patois]

Danke, ich habe es mir durchgelesen, verstehe aber nicht, weshalb es, wenn sich die Diode im Durchlassbetrieb befindet, keine Stromteilung stattfindet und folglich an Uc kein Potential von +5v anliegt.

Liebe Grüße

Wo soll es denn zu einer Strom-Teilung kommen?

Uc ist doch kein Punkt, auf den man die Stromteiler-Regel anwenden könnte.

Im Allgemeinen kann man doch annehmen, dass das Messinstrument, mit dem man an Uc die Spannung misst, ein hochohmiges Röhrenvoltmeter ist, das keinen Strompfad darstellt und somit auch KEIN Strom I2 fließt, oder?

Vielleicht solltest du versuchen einen physikalischen, geschlossenen Stromkreis zu zeichnen, also mit Spannungsquelle, dem Widerstand R1 und der Diode inklusive der Rückleitung zwischen Kathode und MINUS der Spannungsquelle.

Man sollte derartige Probleme immer anhand einer Hilfsskizze (hier also an einem geschlossenen Stromkreis) untersuchen. Dabei darf man ruhig auch zu Farbstiften greifen, um die Chose übersichtlicher zu gestalten.

Eine weitere Hilfe können auch Elektronik-Simulations-Programme sein, wie zum Beispiel das quasi-freeware Programm YENKA. Einfach im WWW nach YENKA suchen und die Beschränkung zur Kenntnis nehmen, dass das Programm nur außerhalb der Schulzeit gestartet werden kann.

Außer, dass die Diode keine lineare Kennlinie hat, kann ich eigentlich kein Problem erkennen.

Fällt mir gerade noch ein: versuche doch einmal die grafische Darstellung der Schaltung mit Kennlinie und Arbeitswiderstand --> Schnittpunkt ist dann der Arbeitspunkt. Vielleicht würde dieses zu neuen Erkenntnissen bei dir führen.

Vielleicht hat ja GOON noch eine Idee, wo dein Problem liegen könnte ...

P.

 

[goon]

Auch ganz schöne Simulation:

http://www.falstad.com/circuit/


http://s32.postimg.org/gpwy935ox/image.jpg



http://s31.postimg.org/e4sr7bsfr/0_V.jpg


Wer mit der Simulation spielen will, hier der Code zur Schaltung

$ 1 0.0000049999999999999996 1.2182493960703473 99 5 43
r 352 80 352 144 0 1000
v 352 16 352 80 0 0 40 5 0 0 0.5
d 288 160 240 160 1 0.805904783
g 352 16 464 16 0
w 288 160 352 160 0
w 352 160 352 144 0
w 96 160 96 176 0
w 416 192 416 160 0
w 416 160 352 160 0
w 240 160 224 160 0
w 224 160 96 160 0
v 96 240 96 176 0 0 40 0 0 0 0.5
g 96 272 96 320 0
w 96 240 96 272 0
p 416 208 416 288 1
g 416 304 416 352 0
w 416 208 416 192 0
w 416 288 416 304 0
p 144 192 144 272 1
w 144 272 96 272 0
w 96 176 128 176 0
w 128 176 144 176 0
w 144 176 144 192 0

Kann über File->Import Text geladen werden.

 

[ktcke]

Danke für eure Antworten. Ich schaue es mir, wenn ich wieder daheim bin, in Ruhe an. Dachte an dem Kreuzungspunkt zwischen Ua, Uc und R1 käme es zu einer Stromteilung Richtung uc und Ua, wenn Ua=0V


Lg