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2023 | Book

Prüfungsfragen zur Elektronik

Bachelor Ausbildung

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About this book

Die in diesem Lehrbuch gestellten Prüfungsfragen beziehen sich auf die Wirkungsweise von elektronischen Bauelementen und Sensoren auf der Basis von PSPICE-Modellen und deren Anwendung in Schaltungen. Die Antworten werden durch die Angabe von Gleichungen und die Ausführung von PSPICE-Analysen anschaulich unterstützt. Die Prüfungsfragen stehen in enger Verbindung zum Laborpraktikum.

Table of Contents

Frontmatter
Kapitel 1. Dioden
Zusammenfassung
Dieses Kapitel wird mit Fragen zur Dotierung von Halbleitern sowie zum pn-Halbleiter-Übergang eingeleitet. In den Antworten werden Werte technologischer Parameter genannt. Weitere Fragen betreffen statische und dynamische Eigenschaften der Diode in der Anwendung als Gleichrichter. Angesprochen werden ferner die Anwendung der Z-Diode als Begrenzer, der Kapazitätsdiode zur Schwingkreisabstimmung und der Fotodiode als Belichtungsmesser. Die Antworten schließen Analyseergebnisse von PSPICE mit ein. Dazu werden die Kennlinienanalyse, die Transienten-Analyse und die Frequenzbereichsanalyse eingesetzt.
Peter Baumann
Kapitel 2. Thyristor
Zusammenfassung
Anhand der vorgegebenen Struktur und der Beschaltung des Thyristors werden Fragen zur Wirkungsweise und zu Hauptkenngrößen wie Kippspannung, Durchbruchspannung und Steuerstrom gestellt. Die Verifizierung der vorab gegebenen Antworten erfolgt durch Kennlinienanalysen von PSPICE. Mit Transienten-Analysen wird der Unterschied von zwei angebotenen Schaltungen zur Phasenanschnitt-Steuerung verdeutlicht.
Peter Baumann
Kapitel 3. Bipolartransistor
Zusammenfassung
Die Fragestellungen zum bipolaren npn-Transistor betreffen zunächst den Aufbau, die Beschaltung und das SPICE-Großsignal-Modell. In den Antworten werden die Werte von Kenngrößen wie Transport-Sättigungsstrom und Stromverstärkung zahlenmäßig angegeben. Weitere Fragen betreffen Grundschaltungen wie Kleinsignalverstärker, Darlington-Stufe, Differenzverstärker, Konstant-Stromquelle, Sinus-Oszillator und Schaltstufe. Die Antworten werden sowohl verbal gegeben als auch umfangreich mit SPICE-Analysen unterstützt.
Peter Baumann
Kapitel 4. Optokoppler
Zusammenfassung
Einleitend werden Fragen zur Wirkungsweise und den Hauptkenngrößen eines Diode-Transistor-Optokopplers gestellt. Die Antworten umfassen auch Kennlinienanalysen mit PSPICE, womit beispielsweise Größenordnungen zum Stromübertragungsverhältnis verdeutlicht werden. Die Fragen zur Impuls- oder NF-Signal-Übertragung dienen dazu, die Schaltungsfunktion schrittweise zu erfassen.
Peter Baumann
Kapitel 5. Sperrschicht-Feldeffekttransistor
Zusammenfassung
Zum Beginn des Kapitels werden Fragen zur Struktur, zur Beschaltung und zu Kennlinien des N-Kanal-Sperrschicht-FET gestellt und mit der Unterstützung durch PSPICE-Analysen beantwortet. Weitere Fragestellungen betreffen Grundschaltungen wie steuerbarer Spannungsteiler, Konstant-Stromquelle, Kleinsignal-Verstärker und Analog-Signalschalter. In den Antworten werden die Schaltungseigenschaften mit Kennlinien- und Transienten-Analysen erfasst und dargestellt.
Peter Baumann
Kapitel 6. MOS-Feldeffekttransistoren
Zusammenfassung
Die gestellten Fragen beziehen sich zunächst auf die Funktion und die Kennlinien von Anreicherungs- und Verarmungs-MOSFET. Die gegebenen Antworten stützen sich dabei auch auf Gleichungen zu den MOSFET-Modellen, wie sie im Programm PSPICE verwendet werden. Die Fragen zur Wirkungsweise von Schaltungen wie Kleinsignal-Verstärker, Konstant-Stromquelle oder zu CMOS-Baugruppen wie Inverter, Oszillator, Übertragungsgatter und Multiplexer sind so angelegt, dass die Anwendung schrittweise erfasst werden kann.
Peter Baumann
Kapitel 7. Operationsverstärker
Zusammenfassung
Zu gezielten Fragen betreffs vorgegebener SPICE-Modelle von Operationsverstärkern werden Antworten angegeben, mit denen schrittweise wichtige statische und dynamische Parameter dieser vielseitig einsetzbaren Bauelemente erfasst werden. Die Beantwortung von Fragen zum invertierenden und nicht invertierenden Verstärker, zu Komparator-Schaltungen, Umformern, Abtast-Halte-Schaltungen, Multivibratoren und Oszillatoren schließt SPICE-Analysen wie die Übertragungsfunktion, die Frequenzanalyse und die Transienten-Analyse ein. Bei den Rechenschaltungen wie Addierer, Integrator und Logarithmierer wird dazu angeregt, nicht nur Fragen zur grundsätzlichen Wirkungsweise zu beantworten, sondern auch überschaubare Berechnungen auszuführen, die anschließend mit SPICE-Analysen vertieft werden.
Peter Baumann
Kapitel 8. Prüfungsklausur Elektronik
Zusammenfassung
Aufgabe 1
Silizium-Diode (6 Punkte)
Peter Baumann
Kapitel 9. Sensoren
Zusammenfassung
Das abschließende Kapitel befasst sich mit Sensoren. Die gestellten Fragen beziehen sich auf die Modellierung und Anwendung von Temperatur- und Feuchtesensoren sowie von optischen und Folien-Kraftsensoren. Demonstriert wird der Einsatz von US-Transmitter und -Receiver in einer Abstands-Warnschaltung mit piezoelektrischem Summer-Signal. Basierend auf den Eigenschaften akustischer Oberflächenwellen folgen Berechnungen zur Temperaturabhängigkeit einer Verzögerungsleitung auf einem Lithiumniobat-Substrat. Für die Frequenz von 315 MHz werden OFW-Resonatoren sowie lokale Oszillatoren und Transmitter untersucht. Neu aufgenommen wurden pyroelektrische Sensoren mit Fragen und Antworten zur thermischen Ersatzschaltung und Betrachtungen zu piezoelektrischen Schallgebern als Summer und Kraftaufnehmer.
Peter Baumann
Backmatter
Metadata
Title
Prüfungsfragen zur Elektronik
Author
Peter Baumann
Copyright Year
2023
Electronic ISBN
978-3-658-42264-6
Print ISBN
978-3-658-42263-9
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-42264-6