Diese Ausarbeitung umfasst die Aufbereitung und Auswertung der praktischen Aufgaben, die im Zuge der Labor-Prüfung durchgeführt wurden.
Die Ergebnisse, die während der praktischen Prüfung gesammelt werden konnten, wurden für die Auswertung gesammelt und für die Studienleistung abgabefertig aufbereitet.
Die Ausarbeitung stützt sich auf die Studienunterlagen der HFH, sowie auf die Mitschriften und Fotos die während der Versuche angefertigt wurden.
Inhaltsverzeichnis
1. Messungen mit dem Oszilloskop im Grundstromkreis
1.1 Messungen mit dem Tastkopf
1.2 Darstellung sinusförmiger Signale
1.3 Messung verschiedener Spannungen einer Gleichrichterschaltung
2. Kennlinie einer Diode und eines Transistors
2.1 Aufnahme der Strom-Spannungskennlinie einer Diode
2.2 Aufnahme der Ausgangskennlinien eines NPN-Transistors
3. Grundschaltungen des Operationsverstärkers (OPV)
3.1 Übertragungskennlinie eines OPV in nicht invertierender Schaltung
3.2 Übertragungskennlinie eines OPV in invertierender Schaltung
3.3 Frequenzgang und Grenzfrequenz eines OPV in invertierender Schaltung
Zielsetzung & Themen
Ziel dieser Arbeit ist die praktische Durchführung und Auswertung verschiedener elektrotechnischer Laborversuche, um ein fundiertes Verständnis für die messtechnische Erfassung von elektronischen Bauteilen und deren Schaltungen zu entwickeln.
- Kalibrierung und Einsatz von Oszilloskop-Tastköpfen zur Signalerfassung
- Analyse und Kennlinienaufnahme von Dioden und Transistoren
- Untersuchung des Verhaltens von Operationsverstärkern in unterschiedlichen Grundschaltungen
- Bestimmung von Grenzfrequenzen und Verstärkungsfaktoren durch Bode-Diagramme
Auszug aus dem Buch
1.1 Messungen mit dem Tastkopf
Messergebnisse können durch Eingangsimpedanzen verfälscht werden. Genau so können Messungen über längere Koaxialleitungen, durch deren Kapazität verfälscht werden. Ebenso können größere Spannungsamplituden gemessen werden, als das Oszilloskop noch darstellen kann. Um solchen Fehlern vorzubeugen ist ein Frequenzkompensierter Spannungsteiler - ein Tastkopf - erforderlich.
Um ein für alle Frequenzen gleiches Teilungsverhältnis zu erhalten muss gelten: R1*C1 = R2*C2. Um dieses Verhältnis zu realisieren muss Kondensator C1 mit veränderbaren Kapazitäten ausgeführt sein. Der Tastkopf wird vor der eigentlichen Messung anhand eines bekannten Eingangssignals, dass alle Frequenzen enthält abgeglichen, dem Rechtecksprung. Wenn das Oszilloskop einen Rechtecksprung mit ausreichender Flankensteilheit darstellt, ist der Tastkopf richtig kompensiert.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Messungen mit dem Oszilloskop im Grundstromkreis: Dieses Kapitel behandelt die korrekte Verwendung von Tastköpfen sowie die messtechnische Erfassung und Analyse von Gleichrichterschaltungen mittels Oszilloskop.
2. Kennlinie einer Diode und eines Transistors: Hier werden die experimentellen Aufbauten zur Bestimmung der charakteristischen Kennlinien von Dioden und NPN-Transistoren beschrieben, inklusive der Ermittlung von statischen und dynamischen Widerständen.
3. Grundschaltungen des Operationsverstärkers (OPV): Dieses Kapitel widmet sich der Funktionsweise von nicht invertierenden und invertierenden OPV-Schaltungen sowie der Bestimmung ihres Frequenzganges.
Schlüsselwörter
Oszilloskop, Tastkopf, Gleichrichterschaltung, Diode, NPN-Transistor, Kennlinie, Operationsverstärker, OPV, Verstärkungsfaktor, Frequenzgang, Grenzfrequenz, Bode-Diagramm, Elektrotechnik, Messwertaufnahme, Spannungsteiler
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit dokumentiert verschiedene Laborversuche aus dem Bereich der Elektrotechnik/Elektronik zur praktischen Analyse elektronischer Komponenten.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Messtechnik mit dem Oszilloskop, der Charakterisierung von Halbleiterbauelementen und dem Betrieb von Operationsverstärkern.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Ziel ist die experimentelle Ermittlung und theoretische Auswertung technischer Daten von Dioden, Transistoren und OPV-Schaltungen im Laborumfeld.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Es wird eine empirische Vorgehensweise gewählt, bei der mittels Oszilloskop Messreihen aufgenommen, grafisch ausgewertet und durch theoretische Formeln (z.B. Ohmsches Gesetz) verifiziert werden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die korrekte Anwendung von Messgeräten, die Aufnahme von Strom-Spannungs-Kennlinien und die Bestimmung von Verstärkungsfaktoren in verschiedenen Schaltungskonfigurationen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wesentliche Begriffe sind Oszilloskop, Kennlinie, Halbleiter, Operationsverstärker, Frequenzgang und Messtechnik.
Warum ist die Kompensation eines Tastkopfes so wichtig?
Sie ist notwendig, um frequenzbedingte Verfälschungen des Messsignals durch Eingangsimpedanzen oder Kabelkapazitäten zu vermeiden und eine korrekte Abbildung der Signalform zu gewährleisten.
Wie unterscheidet sich die Vorgehensweise beim NPN-Transistor im Vergleich zur Diode?
Während bei der Diode eine einfache Strom-Spannungskennlinie aufgenommen wird, erfordert der Transistor als aktives Bauelement die Untersuchung von Ausgangskennlinienfeldern bei variablen Basisströmen.
Welchen Zweck erfüllt das Bode-Diagramm in dieser Arbeit?
Das Bode-Diagramm dient dazu, das Frequenzverhalten von Schaltungen grafisch darzustellen, um insbesondere die Grenzfrequenz eines Operationsverstärkers zu bestimmen.
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- Andreas Buchta (Author), 2015, Labor Elektrotechnik: Versuchsauswertung der Laborversuche, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/304556
