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Kennlinie einer Schaltung - NICHT für Bauelemente bestimmen
 
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otto2013



Anmeldungsdatum: 27.06.2013
Beiträge: 13

Beitrag otto2013 Verfasst am: 27. Jun 2013 08:29    Titel: Kennlinie einer Schaltung - NICHT für Bauelemente bestimmen Antworten mit Zitat

Hallo zusammen,

ich bin neu im Board und habe gleich eine Frage.

In der Aufgabe muss ich Kennlinien für bestimmte Schaltungen bestimmen.

Für einzelne lineare Bauelemente kann ich sie über das ohmsche Gesetz bestimmen.

Frage:
Aber wie bestimme ich
1. Die Kennlinie eines nicht linearen Bauelements wie Diode oder Z-Diode?

2. Und wie kann ich denn die Kennlinie einer ganzen Schaltung bestimmen?
Soll ich da auch die Kennlinie einzelner Bauelemente zeichnen und anschließend die Punkte der Graphen zu einem Graphen zusammen multiplizieren?

Ich habe etwas versucht, aber bin mir nicht sicher, ob es so in Ordnung ist.

Könnt ihr mir bitte den richtigen Ansatz zeigen?

Vielen Dank vorab

Viele Grüße
Otto



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Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 27. Jun 2013 09:21    Titel: Re: Kennlinie einer Schaltung - NICHT für Bauelemente bestim Antworten mit Zitat

otto2013 hat Folgendes geschrieben:
ich bin neu im Board

Herzlich willkommen!

otto2013 hat Folgendes geschrieben:
Für einzelne lineare Bauelemente kann ich sie über das ohmsche Gesetz bestimmen.

Das hast Du auch richtig gemacht. Allerdings gilt so eine Kennlinie auch für negative Spannungen!

otto2013 hat Folgendes geschrieben:
Aber wie bestimme ich
1. Die Kennlinie eines nicht linearen Bauelements wie Diode oder Z-Diode?

Normalerweise gibt's da Datenblätter, die die erforderlichen Werte wie Schleusenspannung, Sperrstrom usw. enthalten. In Deinem Fall sollst Du die Diode aber als ideal ansehen. Nun weiß ich nicht, wie Ihr sowas definiert habt. Ein ganz simpler Ansatz wäre: über hat sie , unter ist ihr Widerstand unendlich, sie sperrt also.

Versuch das mal entsprechend einzuzeichnen.

otto2013 hat Folgendes geschrieben:
2. Und wie kann ich denn die Kennlinie einer ganzen Schaltung bestimmen?
Soll ich da auch die Kennlinie einzelner Bauelemente zeichnen und anschließend die Punkte der Graphen zu einem Graphen zusammen multiplizieren?

Ach Du meinst die Diode mit Widerstand in Reihe? Naja, Schaltung ... Augenzwinkern

Wenn Du Dir die Diode als Schalter vorstellst und die zwei Fälle (auf/zu) unterscheidest, kommst Du bestimmt leicht auf die Lösung.

Viele Grüße
Steffen
otto2013



Anmeldungsdatum: 27.06.2013
Beiträge: 13

Beitrag otto2013 Verfasst am: 27. Jun 2013 10:01    Titel: Antworten mit Zitat

Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:

Herzlich willkommen!

Danke, da werden wir uns hier öfters treffen ;-)

Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:

Das hast Du auch richtig gemacht. Allerdings gilt so eine Kennlinie auch für negative Spannungen!


Ok, dann muss ich es auch im 3. Quadranten erweitern.

Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:

Normalerweise gibt's da Datenblätter, die die erforderlichen Werte wie Schleusenspannung, Sperrstrom usw. enthalten. In Deinem Fall sollst Du die Diode aber als ideal ansehen. Nun weiß ich nicht, wie Ihr sowas definiert habt. Ein ganz simpler Ansatz wäre: über hat sie , unter ist ihr Widerstand unendlich, sie sperrt also.

Versuch das mal entsprechend einzuzeichnen.


Ja, wenn ich aufgepasst habe, dann haben wir auch diese Definition[/quote]

Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:
Ach Du meinst die Diode mit Widerstand in Reihe? Naja, Schaltung ... Augenzwinkern

Ja, ich weiß, das ist zu simple, um den "Titel" von Schaltung zu verdienen ;-)

Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:

Wenn Du Dir die Diode als Schalter vorstellst und die zwei Fälle (auf/zu) unterscheidest, kommst Du bestimmt leicht auf die Lösung.


Also in meiner zweiten "Schaltung" habe ich versucht, dies zu berücksichtigen aber für Si-Diode mit 0,7 V (Knick- ???) Diffusion-Spannung. Deshalb fließt ab 0,7 V ein linearer Strom über den Widerstand.

Oder ist es falsch?

Viele Grüße
Otto
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 27. Jun 2013 10:17    Titel: Antworten mit Zitat

otto2013 hat Folgendes geschrieben:
Ok, dann muss ich es auch im 3. Quadranten erweitern.

Richtig.

otto2013 hat Folgendes geschrieben:
Also in meiner zweiten "Schaltung" habe ich versucht, dies zu berücksichtigen aber für Si-Diode mit 0,7 V (Knick- ???) Diffusion-Spannung. Deshalb fließt ab 0,7 V ein linearer Strom über den Widerstand.

Oder ist es falsch?

Nein, das wäre korrekt. Allerdings folgst Du dann eben nicht der Definition einer idealen Diode, die ich hingeschrieben habe - dann wäre die Schleusenspannung bei 0V. Da Du aber schon 0,7V nennst, habt Ihr das anscheinend schon behandelt. Dann mach es so und lass den Strom ab da entsprechend ansteigen.

Viele Grüße
Steffen
otto2013



Anmeldungsdatum: 27.06.2013
Beiträge: 13

Beitrag otto2013 Verfasst am: 27. Jun 2013 10:31    Titel: Antworten mit Zitat

alles klar Steffen.

Vielen vielen Dank.

Liebe Grüße
Otto
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 27. Jun 2013 10:43    Titel: Antworten mit Zitat

Noch ein Nachtrag: Die Steigung der Kennlinie Widerstand/Diode muss ab den 0,7V dem 10-kOhm-Widerstand entsprechen, sie muss also eine Steigung von 0,1 haben: bei 5 Volt Änderung muss der Strom also um 0,5mA ansteigen. Wenn ich's richtig sehe, ist die Steigung bei Dir etwas neben diesem Wert. Schau vielleicht noch mal nach.

Viele Grüße
Steffen
otto2013



Anmeldungsdatum: 27.06.2013
Beiträge: 13

Beitrag otto2013 Verfasst am: 27. Jun 2013 10:55    Titel: Antworten mit Zitat

danke ich schaue es mir gleich an.
otto2013



Anmeldungsdatum: 27.06.2013
Beiträge: 13

Beitrag otto2013 Verfasst am: 28. Jun 2013 17:56    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Steffen,

Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:
Noch ein Nachtrag: Die Steigung der Kennlinie Widerstand/Diode muss ab den 0,7V dem 10-kOhm-Widerstand entsprechen, sie muss also eine Steigung von 0,1 haben: bei 5 Volt Änderung muss der Strom also um 0,5mA ansteigen. Wenn ich's richtig sehe, ist die Steigung bei Dir etwas neben diesem Wert. Schau vielleicht noch mal nach.


Bei der ersten Schaltung a) mit der Diode lese ich eigentlich 0,5 mA bei 5V - also eine Steigung von 0,1 wie du sagst - evtl. liegt eine Verwechslung mit der zweiten Schaltung vor?? oder sehe ich es falsch??

Ich muss die Kennlinie einer weiteren Schaltung zeichnen. Die ist allerdings etwas komplizierter als die ersten beiden s. neues Bild.

Und zwar dort habe ich eine Schaltung mit zwei konstanten Spannungsquellen und eine weitere Spannungsquelle, die die Werte von der x-Achse annimmt - ich weiß, dass die diese Spannungsquelle auch eine konstante Spannung hat, aber ich mein, dass sie für die Messungen verschiedene Werte annimmt.

Hierzu müsste ich doch den Überlagerungssatz verwenden, um die einzelen Ströme zu ermitteln und anschließend diese zu einem Strom addieren.

Aber wenn ich es richtig sehe, kann doch kein Strom von den konstanten Spannungsquellen fließen, denn beide Dioden sind in Sperrichtung geschaltet sind. Das heißt, man kann die beiden Quellen 2V und 4V einfach ignorieren??

Die Schaltung d) ist ja fast identisch wie c) bis auf die Werte und den 1k Widerstand.

Viele Grüße
Otto



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Profi



Anmeldungsdatum: 27.05.2013
Beiträge: 37

Beitrag Profi Verfasst am: 28. Jun 2013 23:17    Titel: Antworten mit Zitat

Hi,
otto2013 hat Folgendes geschrieben:

Aber wenn ich es richtig sehe, kann doch kein Strom von den konstanten Spannungsquellen fließen, denn beide Dioden sind in Sperrichtung geschaltet sind. Das heißt, man kann die beiden Quellen 2V und 4V einfach ignorieren??


nö, allerdings ist die Schaltung c Müll, da es im III Quadranten einen verbotenen Bereich gibt, in dem der Strom durch eine der Dioden, wenn sie ideal ist, ins unendliche steigt.

otto2013 hat Folgendes geschrieben:

Die Schaltung d) ist ja fast identisch wie c) bis auf die Werte und den 1k Widerstand.

Noch mal nö. Sieh dir mal die Richtungspfeile der Spannungsquellen an.

Grüße
Profi



Anmeldungsdatum: 27.05.2013
Beiträge: 37

Beitrag Profi Verfasst am: 29. Jun 2013 09:03    Titel: Antworten mit Zitat

Hi,
Profi hat Folgendes geschrieben:
Hi,
allerdings ist die Schaltung c Müll, da es im III Quadranten einen verbotenen Bereich gibt, in dem der Strom durch eine der Dioden, wenn sie ideal ist, ins unendliche steigt.


Sorry, diese Aussage ist Müll. Die Koordinatengröße ist ja vorgegeben, somit würde der Bereich mit dem unendlichen Strom außerhalb liegen.
Du darfst aber die beiden Spannungsquellen trotzdem nicht ignorieren.

Grüße
otto2013



Anmeldungsdatum: 27.06.2013
Beiträge: 13

Beitrag otto2013 Verfasst am: 29. Jun 2013 16:06    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Profi,

Profi hat Folgendes geschrieben:

nö, allerdings ist die Schaltung c Müll, da es im III Quadranten einen verbotenen Bereich gibt, in dem der Strom durch eine der Dioden, wenn sie ideal ist, ins unendliche steigt.

Ich meine nicht, dass die beiden Dioden in Bezug auf die Spannungsquelle U in Sperrichtung geschaltet sind, sondern in Bezug auf die jeweiligen Spannugsquelle - hier 4V und 2V dargestellt.

Profi hat Folgendes geschrieben:

Noch mal nö. Sieh dir mal die Richtungspfeile der Spannungsquellen an.

Ok, ja jetzt sehe ich es auch. Ich verstehe zwar die Bedeutung der beiden Quellen nicht so ganz, aber das ganze sieht irgendwie nach einer Z-Diode aus, wenn ich nichts übersehen habe.

Profi hat Folgendes geschrieben:
Hi,
Profi hat Folgendes geschrieben:
Hi,
allerdings ist die Schaltung c Müll, da es im III Quadranten einen verbotenen Bereich gibt, in dem der Strom durch eine der Dioden, wenn sie ideal ist, ins unendliche steigt.


Sorry, diese Aussage ist Müll. Die Koordinatengröße ist ja vorgegeben, somit würde der Bereich mit dem unendlichen Strom außerhalb liegen.
Du darfst aber die beiden Spannungsquellen trotzdem nicht ignorieren.

Das verstehe ich jetzt nicht ganz.

Wenn diese Schaltung eine Z-Diode darstellen soll, dann heißt es doch, dass bei einer Spannung von -4V in Sperrichtung die Z-Diode anfängt zu leiten und zwar den Kurzschlussstrom, weil es auf der Strecke keinen Widerstand gibt.

Das heißt im 4. Quadranten hätten wir bei -4V den unendlichen Strom s. Bild.

Oder liege ich schon wieder falsch?

Viele Grüße
Otto



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Profi



Anmeldungsdatum: 27.05.2013
Beiträge: 37

Beitrag Profi Verfasst am: 30. Jun 2013 12:55    Titel: Antworten mit Zitat

Hi,
Zitat:
Das verstehe ich jetzt nicht ganz.

Wenn diese Schaltung eine Z-Diode darstellen soll, dann heißt es doch, dass bei einer Spannung von -4V in Sperrichtung die Z-Diode anfängt zu leiten und zwar den Kurzschlussstrom, weil es auf der Strecke keinen Widerstand gibt.


Ich meinte nur, dass der "Betrachtungshorizont" der Aufgabe nur bei +-7mA liegt. Weiter zu rechnen wäre so, als wenn Physiker die Vorgänge vor dem Urknall versuchen zu betrachten.

Die Kurve im I. Quadranten sieht noch ungesund aus.

Grüße
otto2013



Anmeldungsdatum: 27.06.2013
Beiträge: 13

Beitrag otto2013 Verfasst am: 30. Jun 2013 14:32    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Profi,

Profi hat Folgendes geschrieben:

Zitat:
Das verstehe ich jetzt nicht ganz.

Wenn diese Schaltung eine Z-Diode darstellen soll, dann heißt es doch, dass bei einer Spannung von -4V in Sperrichtung die Z-Diode anfängt zu leiten und zwar den Kurzschlussstrom, weil es auf der Strecke keinen Widerstand gibt.


Ich meinte nur, dass der "Betrachtungshorizont" der Aufgabe nur bei +-7mA liegt. Weiter zu rechnen wäre so, als wenn Physiker die Vorgänge vor dem Urknall versuchen zu betrachten.

A ok, so war's gemeint.

Profi hat Folgendes geschrieben:
Die Kurve im I. Quadranten sieht noch ungesund aus.

Jetzt müsste es hoffentlich passen. Da muss ich doch die 2V Durchlassspannung (Knickspannung???) immer von den Spannungswerten der x-Achse abziehen, wenn ich es richtig verstehe.

Viele Grüße
Otto



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