Z-Diode Spannungs-und Stromverlauf

Diskutiere Z-Diode Spannungs-und Stromverlauf im Hausaufgaben Forum im Bereich DIVERSES; Hey muss euch nochmal nach eurem Rat fragen... Stecke mitten in den Klausurvorbereitungen zur Elektronik-Klausur... Leider bin ich nicht so...

  1. #1 marshaal, 11.09.2010
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    Hey muss euch nochmal nach eurem Rat fragen...

    Stecke mitten in den Klausurvorbereitungen zur Elektronik-Klausur...
    Leider bin ich nicht so der "hellste" in dem fachgebiet...

    Wollte von euch nur wissen ob die beigefügte Aufgabe soweit richtig ist...

    Danke schon einmal im vorraus...

    Aufgabenteil c) ist nicht von Belangen ;-)
    [​IMG]
     
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  3. #2 79616363, 11.09.2010
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    Nö, leider komplett falsch :-(
    Überleg doch mal, R1 bildet mit RL nen Spannungsteiler. Tu mal so, als ob die Z-Diode gar nicht da wär und zeichne dann den Spannungsverlauf auf. Speziell im Fall b) hast Du dann nen Sägezahn mit ner positiven Spitze bei 5V und ner negativen Spitze bei -5/3 V und einem Innenwiderstand von R1||RL. Setz einfach mal Ersatzspannungsquellen mit dem richtigen Innenwiderstand ein, dann wird das schnell klar, wo der Fehler ist.
    Jetzt setzen wir in Gedanken die Z-Diode ein und die "clippt" bei +5V und -0,6V.
    Denk da nochmal drüber nach! Selber draufkommen ist immer besser ;-)
    Und wenn das sitzt, dann machen wir Teilaufgabe c) gleich auch noch ;-)
     
  4. #3 marshaal, 12.09.2010
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    So hab das jetzt mal soweit überarbeitet...
    (hoffe ich zumindest)
    Das ist aber jetzt nur der Spannungsteiler...wenn ich die Z-Diode in die Schaltung einbringe, schneidet sie den Verlauf bei -0,6V ja noch ab...

    [​IMG]
     
  5. #4 79616363, 12.09.2010
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    Das ist schon mal ein guter Anfang. Es ist auch okay, dass Du erst Teilaufgabe b) machst. Wenn man da die Lösung kennt, dann ist Teilaufgabe a) ein Klacks.
    Du hast nun den Spannungsverlauf, wenn die Z-Diode nicht drin wär. Wie Du richtig bemerkt hast, wird die Z-Diode die Spannung aber UZ im positiven Abschnitt auf die Z-Spannung (5V) und im negativen Abschnit auf ihre Durchlassspannung (-0,6V) begrenzen.
    Mal also noch waagrechte Linien bei +5V und bei -0,6V rein.
    Für die gesuchte Ergebniskurve gilt dann. In dem Bereich, wo sich der Sägezahn innerhalb des Begrenzungsbereichs (also zwichen -0,6V und +5V) bewegt, ist die Ergebniskurve identisch mit dem Sägezahn. In dem Fall wo sich der Sägezahn ausserhalb des Begrenzungsbereich bewegt, also unter -0,6V oder über +5V, wird in der Ergebniskurve der Sägezahn waagrecht abgeschnitten.
    In Teilaufgabe b) ist aber die positive Spitzenspannung des Sägezahns identisch mit der Z-Spannung +5V, d.h. im positiven Bereich wird gar nix abgeschnitten und die Ergebniskurve ist dort identisch mit dem Sägezahn, lediglich im negativen Bereich wird der Sägezahn unterhalb von -0,6V abgeschnitten.
    In Teilaufgabe a) ist es ähnlich, nur dass der Sägezahnen (der hier ja ne Spitze von 15V hat) auch im positiven Bereich bei +5V gekappt wird.

    Beim Strom hast Du dich im zweiten Versuch leicht verrannt. Es ist nicht nach dem Strom gefragt, den die Spannungsquelle liefern soll, sondern nach dem, der durch die Z-Diode fliesst.
    Da war dein Ansatz im ersten Anlauf schon richtiger - Bei Teilaufgabe a) hattest Du das zumindest auch richtig. In Teilaufgabe b) stimmt's beim ersen Anlauf aber gar nicht - Das kann aber daher kommen, weil Du Dich da schon beim Spannungsverlauf verhauen hast.
    Gucken wir uns Teilaufgabe b) nochmal an. Im positiven Bereich des Sägezahns wird die Z-Spannung gar nicht erreicht, also fliesst in der Z-Diode auch kein Strom. Im negativen Bereich des Sägezahn fliesst aber unter -0,6V ein Diodendurchlasstrom, sobald der Sägezahn die -0,6 aber wieder erreicht, fliesst auch kein Strom mehr. Die Ergebniskurve für den Strom sind also so kleine negative Sägezahnzacken, die durch Abschnitte der Stromfreiheit getrennt sind ;-)
    Dämmert's?
    Na ja, probier's nochmal.

    Ich hab grad zu wenig Zeit, ich muss gleich weg - Heut Abend mal ich dann mal die Lösung mit Erklärung auf. Wär trotzdem schön, wenn Du's nochmal selbst versuchst ;-)

    Viele Grüsse,

    Uli
     
  6. #5 79616363, 12.09.2010
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    Hmm, noch nix da? In ner Klausur sollte das aber schneller gehen?!?!

    Ich geb Dir mal Teilergebnisse für die Spannungen. Da muss ich aber gleich sagen, dass die Skalierung in der eigentlichen Aufgabe nicht nur vermutlich, sondern ganz sicher nen Fehler enthält. Wenn sowas in ner echten Klausur vorkommen würde, dann dürfte zumindest der betroffene Teil nicht gewertet werden oder es müssten beide Lösungen gelten.
    Wie man es beim Geltenlassen beider Lösungen werten sollte ist schwierig. Ich würd's mal so sehen, wer mit dem Fehler weitergerechnet hat, der hat nicht aufgepasst. Wer ihn bemerkt hat, der hat Sachverstand bewiesen, sollt dann aber auch auf die von ihm getroffene Prämisse/Korrektur hinweisen. Im zweiten Fall würd ich sogar nen Bonus vergeben.

    Korrekterweise müsste das so aussehen:

    [​IMG]

    Aber selbst wenn man die fehlerhafte Skalierung beibehalten würde, dann würde das am Ergebnis der Teilaufgaben a) und b) nichts ändern - Das Ergebnis würde sich nur in c) ändern!

    Zunächst mal zum Lösungsweg der ersten Hälften von a) und b). Man baut sich aus UE, R1 und RL Ersatzspannungsquellen mit den Innenwiderständen Ri=R1||RL.

    Bei a) ist das einfach, weil RL gegen Unendlich geht und es eigentlich gar keinen Spannungsteiler gibt.
    Der Innenwiderstand ist hier einfach Ri=R1.

    Bei b) ist es aber auch nicht viel schwieriger, wenn man nen Spannungsteiler berechnen kann (notfalls üben!).

    Lediglich bei der Berechnung der Ströme muss man den Innenwiderstand der Ersatzspannungsquelle Ri beachten.
    In den Teillösungen hab ich den Spannungsverlauf der Ersatzspannungsquelle blau eingezeichnet (soweit der nicht von der Ergebniskurve überdeckt wird). Die Ergebniskurve ist rot dargestellt.

    Die Lösung bei a) sieht für die Spannung UZ so aus:

    [​IMG]

    Die Lösung bei b) sieht für die Spannung UZ so aus (die gestrichelte Linie ist nur der Verlauf von UE und soll als Vergleich dienen):

    [​IMG]

    Beiden Lösungen ist gemeinsam, dass nur in den blau eingezeichneten Spitzen Strom von der Z-Diode übernommen wird. Jetzt sollte es aber einfach für Dich sein, auch noch die Diagramme für den Stromverlauf IZ zu zeichnen?!?! Mach mal!

    Viele Grüsse,

    Uli

    PS: Iss klar, lt. Aufgabenstellung sollten wir mit idealen Bauteilen rechnen, im wahren Leben sieht das ein klein wenig anders aus - Da sind die Ecken runder :lol:
     
  7. #6 79616363, 13.09.2010
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    Nix mehr? Keine Ahnung? Im Prinzip musst doch nur noch die blauen Zacken verschieben und skalieren, dann hast Du den Stromverlauf!

    Na ja, gegen heut Abend geb ich Dir dann auch noch die Restlösung incl. Lösung zu Teilaufgabe c).

    Viele Grüsse,

    Uli
     
  8. #7 marshaal, 13.09.2010
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    Vorab ersteinmal vielen Dank für dein Bemühen...
    dann muss ich zu meiner Entschuldigung sagen das ich die beiden beiträge heute morgen erst gelesen hab...da ich Sonntags wegen Fussball den ganzen Tag auf Reise bin...hatte daher gestern keine Zeit dafür...

    Zu den Spannungsdiagrammen: Also beide Aufgabenteile a) und b) sind mir klar geworden. Der Groschen dabei ist gefallen.

    Zu den Stromverlaufsdiagrammen weiss ich jetzt das keine Ströme fließen wenn nicht UD0=-0,6V oder UZO=5V erreicht wurde...

    habe somit für den Stromverlauf in Aufgabenteil a) folgendes Diagramm
    [​IMG]
    und in b) dieses:
    [​IMG]

    Das einzigste wobei ich mich jetzt noch schwer tue ist die Berechnung von IZ in Aufgabenteil b) hab im Diagram deshalb den Wert mit einem Fragezeichen versehen...

    PS: Das mit der Skalierung war mir auch bereits aufgefallen...

    Nochmals danke für die Hilfe

    Liebe Grüße Marcel
     
  9. #8 marshaal, 13.09.2010
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    Berechne ich das mit Ri=R1||RL dann ist der Wert nämlich -1,8 mA im Diagramm und nicht wie von mir hingeschrieben -4,4 mA
     
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