Schaltkreise mit Dioden

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Liebe/-r Experte/-in,

Ich bin nicht gerade ein Elektronikass… Leider sieht es meine Studienordnung vor, dass ich diesen Kurs belege und erfolgreich abschließe. Es handelt sich um meine letzte Klausur, aber leider auch um meinen dritten Versuch.
Deshalb lerne ich bereits wie eine Blöde. Leider komme ich mit dem Thema der Schaltkreise mit Dioden nicht klar. Ich habe schon einiges über Dioden gelesen; theoretisch verstehe ich das Gelesene auch. Aber bei einer Aufgabe kann ich leider trotzdem keine Fortschritte machen… :frowning:
Deshalb frage ich euch, liebe Experten, ob Ihr mir die Aufgabe sinnvoll und einfach erkären könnt?!
Unter folgendem Link
ftp://193.174.71.212/elektronik/uebungen/
ist es das Arbeitsblatt uebung_1.pdf
und darunter die Aufgabe 1.2.

Ich habe bisher erkannt: da R(D) gleich Null ist, reicht die Betrachtung einer stark vereinfachten Diodenkennlinie aus, die nur aussagt ob diese leitet oder nicht.
Das wars aber leider schon. :frowning:
Ich habe sogar die Lösung zur Aufgabe, die besagen:
a) Diode 1 sperrt, Diode 2 leitet -> U(F)=U(a)
b) Diode 1 und Diode 2 sperren -> U(a)=(R2:frowning:R1+R2))xUB
c) Dioden 1 und Diode 2 leiten -> Ua= U(F)

Ich verstehe nur leider nicht WARUM…
Ich habe zuvor die Grundlagen gebüffelt, also die Kirchhoffschen Regeln, die Spannungsteilerregeln usw. und konnte dies auch gut anwenden. Bei dem Thema Dioden versteh ich deren Anwendungsnutzen, nur verstehe ich nicht wie sich Strom, Spannung und Widerstände verhalten z.B. wenn wie in der Aufgabe Dioden und Widerstände parallel geschaltet sind.
Ich hoffe ich habe mich mit meinem Anfängerwissen einigermaßen verständlich ausgedrückt und mich mit meinen Verständnisschwierigkeiten nicht total blamiert…
Für eure Antworten und eure Hilfe wäre ich superdankbar!
Gruß, Karo

#2

a) u1 = uB = 5V, u2=0V
Um bei u1 5V zu haben muss ein Leerlauf bei u1 sein. d.h. es fließt kein Strom diesen Zweig entlang. Die Beiden Punkte im Fig. 2 haben keine leitende Verbindung.
u2 hat 0V und ist damit Kurzgeschlossen. d.h. die Beiden Punkte sind Leitend verbunden.
Da nun die Diode D2 den Widerstand R2 überbrückt stellt sich die sogenannte Flussspannung uF=0,7 V am Ausgang ein.
b)u1 = u2 = uB
Heisst soviel wie die jeweiligen Zweige der Dioden haben keine leitende Verbindung und somit kann man die Schaltung so betrachten, als wären gar keine Dioden drin und mit dem Spannungsteiler die Ausgangsspannung uA berechnen.
c)u1=u2=0V
Beide Zweige haben in diesem Fall eine leitende Verbindung und somit stellt sich wieder die Flussspannung am Ausgang (uA) ein.

Ich hoffe es hilft dir weiter… Ich könnte natürlich noch weiter in die Grundlagen gehen. Ich weiß ja nicht wieviel du von Kirchhoff usw. draufhast.

LG
leddy

#3

Schon mal vielen, vielen Dank für deine Mühe und schnelle Antwort. Ich bin jetzt gleich arbeiten und werde dann heute abend versuchen, das von dir Geschriebene zu verinnerlichen :smile:
Gruß, Karo

#4

Liebe Karo,

was du zur Lösung bzw. zum Verständnis der Aufgabe benötigst sind zwei Dinge

a) Verständnis für die Diodenwirkung:
was in der Angabe hochtrabend (aber korrekt) beschrieben wird bedeutet nichts anderes wie:

Die Diode verhält sich wie eine ideale Spannungsquelle mit 0.7V wenn eine Spannung von UF>=0.7V von Anode zur Kathode anliegt. Ansonsten verhält sich die Diode wie ein idealer Isolator (= Unterbrechung). Wegen dem Verhalten einer idealen Spannungsquelle im Durchlassbereich (dU/dI=0) ist eine Spannung von > 0.7V nicht möglich. Korrekterweise müsste man daher oben das „>“-Zeichen streichen. Zum besseren Verständnis lasse ich es aber drin.

b) die beiden Kathodenknoten müssen je nach Teilaufgabe entweder mit GND oder mit VB verbunden werden. Ich habe dir die 3 Teilaufgaben mal aufgezeichnet (Link).

Wenn du alles korrekt verbunden hast musst du dir nur überlegen ob eine Spannung von >= 0.7V an einer Diode anliegt. Falls ja ersetzt du diese durch eine ideale Spannungsquelle mit 0.7 V. Falls nicht kannst du die Diode einfach ignorieren weil sie wie ein Isolator wirkt und demzufolge kein Strom fließt.

Ich hoffe dir geholfen zu haben und wünsche dir viel Erfolg bei deinem Drittversuch.
Falls trotzdem noch was unklar ist → melden.

Grüße
Robert

http://ul.to/f9ydcn7h

#5

Hallo,

ich sehe das so:

a)
Wenn U1=UB ist, dann ist am linken Pin von R1 und an der Kathode der D1 das selbe Potential. Also gibt es keine geeignete Pot.differenz, die D1 öffnen könnte und deswegen sperrt D1.
Für D2: Betrachte erst mal den Spannungsteiler aus R1 und R2. Ohne die Dioden würde an R2 die Spannung UB=+5V*100 kOhm/(4,7kOhm+100kOhm)=4,76V anliegen. Das sieht die D2 weil Kathode von D2 und unterer Pin von R2 selbes Potential haben und schaltet durch, wobei sich die bekannten0,7V einstellen, die damit auch als Ua anliegen.

b) bzgl. D1 wie bei a.
Bzgl. D2 jetzt auch so, d.h. weil keine Diode durchschaltet, bleibt für Ua nur die Spannung gem. Spannungsteilerregel.

c)
Jetzt gilt für beide Dioden das, was in a) für D2 gilt.

Hoffe, das hilft ein wenig zum Verständnis.

Beste Grüße

#6

Hallo Karo
Da kann ich Dir leider nicht helfen.Da Fachgebiet Elektrotechnik unfasst nicht die Elektronik.
Da geht es mir ähnlich wie Dir.
Hoffe es kann jemand anderes helfen.

#7

Hallo,
Vielen Dank für die Antwort! Du hast mir wirklich sehr weiter geholfen. Habe nochmal ein bisschen was über Leerlauf und Kurzschluß von Spannungserzeugern nachgelesen und somit eine weitere von meinen wohl noch zahlreich vorhandenen Lücken geschloßen :wink:
Gruß, Karo

#8

Wow,
Danke, dass du dir soviel Mühe gemacht hast und mir so schnell und verständlich geantwortet hast! Vorallem die Betrachtung der Diode als ideale Spannungsquelle hatte ich wohl vorher noch nicht ganz durchdacht. Was das betrifft ist der Groschen auf jeden Fall gefallen! :smile:
Ich hätte nur eine, hoffentlich nicht komplett blöde, Frage zu deiner Zeichnung. Unzwar hast du bei der Spannung U1, die sich bei Fall a) mit 5 Volt im Leerlauf befindet, so eine Verbindung, die bis vor den Widerstand R1 geht, gezeichnet. Vielleicht bin ich mit dem Lernen noch nicht soweit… Hat das etwas mit deiner Erwähnung zu tun, dass die beiden Kathodenknoten je nach Teilaufgabe entweder mit GND oder VB verbunden werden? Diesen Part hab ich leider nicht verstanden. Ich weiß ehrlichgesagt noch nicht mal was GND („Ground“?)und VB genau sind…
Lieben Gruß, Karo

#9

Auch dir vielen Dank für deine Bemühungen. Konnte den Erklärungsansatz gut nachvollziehen!
Gruß, Karo

#10

Moin Karo ,

Deine Schaltungungen bzgl. der Dioden erinnern mich sehr stark an die sog. Weatston’sche Meßbrücke.
Diese sagt aus, das wenn R1 zu R2 im gleichen Verhältnis stehen wie R2 zu R3 ( Welcher wert ist egal ) die Spannung zwischen den Widerständen ( zwischen R1/R2 und R3/R4 )gleich null ist.
Je nachdem wie das Verhältnis ist ist die Stromrichtung zum Strang R1/R2 oder R3/R4.
Vergiss bitte bei allen Berechnungen nicht, das bei Siliziumtransistoren oder Dioden eine Sperrspannung von 0,7 Volt existiert, d.h. unter o,7 V passiert bei den Dingern gar nichts ( sperren in allen Richtungen ) . Bei Germaniumhalbleitern war diese Spannung 0,3 V ( lange her).

Deine Schaltung hat einen Rges von 104,7k und damit einen Strom von 0,048mA.
Bei R2 liegen also U=RxI = 4,8V an.
Damit gehen die Dinger in Durchlass, der Rest erklärt sich.

Gruß aus Göttingen,…

Scherge
P.S. ( google mal über Weatstone’sche Meßbrücke)

#11

Hallo,
Danke für deine Antwort!
Du beziehst dich auf die Aufgabe 1.1. Die habe ich mittlerweile verinnerlicht. Habe zunächst getestet ob die Spannung auf der Brücke > als UF ist. Dies hat sich als der Fall erwiesen. Dann konnte ich mittels Knoten- und Maschengleichung nach den Unbekannten auflösen. Dabei wurde UD, die Spannung die an der Diode abfällt, gleich UF gesetzt, da diese ja vorher als leitend bewiesen wurde.
Meine Anfrage bezog sich mehr auf Aufgabe 1.2. Aber danke der zahlreichen Antworten konnte ich auch hier gute Fortschritte machen!
Gruß, Karo