Lösungen Elektronik (Mai 2016)

Unser Stromweltsponsor dieser Ausgabe:

Aufgabe 1

Aufgabe 2

Durch einen korrekten Anschluss einer Gleichspannungsquelle an einen pn-Übergang wird die Grenzschicht mit Ladungsträger überschwemmt. Der Widerstand des pn-Überganges wird sehr klein (niederohmig). Der in Reihe zum Halbleitermaterial liegende ohmsche Widerstand begrenzt den maximal möglichen Stromfluss und schützt dadurch das Halbleitermaterial.

Aufgabe 3

a) U2 = 5 V
b) U2 = 0.7 V

Aufgabe 4

1 kByte = 210 Byte = 1024 Byte
1 MByte = 22(10) Byte = 1024 kByte = 220 Byte = 1´048´576 Byte
1 GByte = 23(10) Byte =1024 MByte = 230 Byte = 1‘073´741´824 Byte

Aufgabe 5

100110011(2) ≡
1 ⋅ 28 + 0 ⋅ 27 + 0 ⋅ 26 + 1 ⋅ 25 + 1 ⋅ 24 + 0 ⋅ 23 + 0 ⋅ 22 + 1 ⋅ 21 + 1 ⋅ 20
256 + 0 + 0 + 32 + 16 + 0 + 0 + 2 + 1 = 307(10)

Aufgabe 6

a) Z = ¬A ∨ ¬B ∨ A ∨ C → Z=1

b) Z = A ∧ B ∨ ¬A ∧ B ∨ D ∧ C ∨ ¬ C

→ Z = B ∧ (A ∨ ¬A) ∨ D ∧ (C ∨ ¬C)

Z = B ∨ D

c) Z = A ∧ (¬A ∨ B)

Z = A ∧ B

d) Z = (A ∧ ¬B) ∨ (A ∧ B ∧ ¬A)

Z = A ∧ ¬B

e) ¬(¬A ∧ (B ∨ ¬C)) ∧ (A ∨ ¬B) ∧ ¬(¬A ∧ ¬B ∧ ¬C)

→ Z = A ∨ (¬B ∧ C) ∧ (A ∨ ¬B) ∧ (A ∨ B ∨ C)

→ Z = A ∨ (¬B ∧ C) ∧ (A ∨ C ∨ (¬B ∨ B))

→ Z = (A ∨ ¬B) ∧ (A ∨ C) ∧ (A ∨ C)

Z = A ∨ (¬B ∧ C)

Aufgabe 7

Aufgabe 8

c) Zweipuls – Brückenschaltung

Aufgabe 9

a) Diode
b) Z-Diode
c) Fotodiode
d) Leuchtdiode
e) PNP-Transistor
f) NPN-Transistor
g) Thyristor
h) GTO-Thyristor (Gate turn-off Thyristor)
i) DIAC
j) TRIAC

Aufgabe 10

Durch den Einbau einer Freilaufdiode. Sie gestattet den gefahrlosen Abbau der im Magnetfeld gespeicherten Energie. Die Schutzdiode ist so einzubauen, dass sie im Normalbetrieb in Sperrrichtung liegt.

Aufgabe 11

Aufgabe 12

Meist aus Überlastschutz, Transformator, Gleichrichter, Glättungseinrichtung und Spannungsstabilisierung.

Aufgabe 13

Nachfolgende Erklärung gilt pro Halbwelle:
C1 und L dienen als Störschutz (Filter). Zudem vermeidet die Induktivität ein zu steiles Ansteigen des Stromes und verhindert dadurch eine allfällige Zerstörung des Triacs im Zündaugenblick. Der Kondensator C2 lädt sich über R1 und R2 auf. Je grösser R2 eingestellt ist, desto länger dauert die Kondensatorenaufladung. R1 dient grundsätzlich als Strombegrenzung falls R2 auf den kleinsten Wert (0 Ω) eingestellt wurde. Der Widerstand R3 und Kondensator C3 dienen zur Vermeidung einer Hysterese und sicheren Durchschaltung auch wenn die Zündung erst nach dem Halbwellenspitzenwert erfolgen soll. Genaugenommen ladet sich C2 auf und via R3 auch C3. Sobald die Spannung an C3 die Zündspannung des Diacs (R4) erreicht hat, wird der Triac (Q1) gezündet und die Last, d.h. die Lampe RL mit Strom versorgt.

Je schneller C3 die Zündspannung des Diacs erreicht, desto früher wird die Lampe ans Netz geschalten. Der Triac beginnt wieder zu sperren, sobald die an ihm liegende Spannung zu gering ist, was durch den Verlauf der Sinuskurve (Nähe Nulldurchgang) automatisch erfolgt. Nun beginnt der Vorgang erneut, ausgehend von der anderen Halbwelle. R5 und C4 bilden ein RC-Glied und schützen den Triac bei Anschluss induktiver Lasten.

Aufgabe 14

Binäre Schaltungen besitzen nur zwei Zustände. Dies können beispielsweise Schalter sein, welche offen oder geschlossen sind. Digitale Schaltungen lassen sich stufenweise auf mehrere Grössen ändern. Es können beispielsweise acht verschiedene Pegel eingestellt werden, wobei der Wechsel von einem zum nächsten Pegel sprunghaft erfolgt.

Aufgabe 15

Aufgabe 16

FA2E07(16) ≡
15 ⋅ 165 + 10 ⋅ 164 + 2 ⋅ 163 + 14 ⋅ 162 + 0 ⋅ 161 + 7 ⋅ 160
15’728’640 + 655’360 + 8’192 + 3’584 + 0 + 7 = 16’395’783(10)

Aufgabe 17

Aufgabe 18

Aufgabe 19

Aufgabe 20

Es handelt sich um eine ODER-Schaltung.

Aufgabe 21

Aufgabe 22