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Laborversuche: Osziloskop, logische Verknüpfungen
Inhalt:
| Osziloskop |
|
| 1.Effektivwerterfasssung |
|
| 2.Frequenzmessung |
|
| 3.Phasenmessung |
|
| 3.1.mittels Zeitmessung |
|
| 3.2.Elipsenmethode: x - y - Betrieb |
|
| 2. Verfahren: Oszyloskop im x - y - Betrieb |
|
| Kennlinienaufnahme von Halbleiterelementen |
|
| Meßobjekte: Diode, Z - Diode |
|
| Z - Diode |
|
| Z - Diode als Spannungsstabilisator |
|
| Begrenzerschaltung |
|
| RC - Tiefbaßfilter |
|
| Tabelle |
|
| RC - TP - Filter |
|
| 1 Frequenzgang |
|
| 1.1 Darstellung der Ortskurve |
|
| 1.2 Darstellung im Bode - Diagramm |
|
| 2. Sprungantwort |
|
| logische Verknüpfungen |
|
| Beleuchtungsanlage |
|
| BCD - 7 Segment Decoder |
|
| JK - Flipflop |
|
| Asynchron Binärzähler |
|
| Verschieberegister |
|
| Johnson - Zähler |
|
| Modulo - n - Zähler mit beliebigen Code |
Osziloskop
Elektrische Zeigerinstrumente bilden in der Regel einen zeitlichen Mittelwert der Meßgröße, und bringen diesen zur Anzeige, Der Momentanwert ist nicht darstellbar. Messungen des Momentanwertes sind nur mit dem Osziloskop möglich. Die Meßgröße wird in Abhängigkeit von der Zeit auf dem Bildschirm dargestellt.
1.Effektivwerterfasssung
2.Frequenzmessung
3.Phasenmessung
3.1.mittels Zeitmessung
3.2.Elipsenmethode: x - y - Betrieb
Kennlinienaufnahme von Halbleiterelementen
Meßobjekte: Diode, Z - Diode
Diode:
Z - Diode: (früher Zener - Diode)
1. Verfahren U/I Messung
| Diode |
Z - Diode |
|||
| U/V |
I/A |
U/V |
I/A |
|
| 0,488 |
49,5Ü |
- 4,2 |
0 |
|
| 0,51 |
100Ü |
- 5,24 |
- 0,1 |
|
| 0,54 |
200Ü |
- 5,00 |
- 0,02 |
|
| 0,555 |
300Ü |
- 5,39 |
- 0,2 |
|
| 0,565 |
0,4m |
- 5,4 |
- 0,4 |
|
| 0,599 |
0,8m |
- 5,44 |
- 1,2 |
|
| 0,631 |
1,6m |
|||
| 0,667 |
3,2m |
|||
| 0,709 |
3,2m |
|||
| 0,73 |
6,4m |
|||
| 0,79 |
9m |
|||
| 0,79 |
20m |
|||
| 0,83 |
30m |
|||
| 1 |
100m |
2. Verfahren: Osziloskop im x - y - Betrieb
Wenn Osziloskop und Generator eine galvanische Erdverbindung aufweisen, muss eines der Geräte über einen Schutztrenntrafo versorgt werden (sonst Meßobjekt MO kurzgeschlossen)
z - Diode
Während die normale Diode bei Überschreiten der Durchbruchspannung zerstört wird, arbeitet die Z - Diode im Durchbruchgebiet reversibel (umkehrbar), solange durch Strombegrenzung ihre zulässige Verlustleistung nicht überschritten wird.
Man setzt diese Diode zum Erzeugen konstanter Gleichspannungen, der Spannungsstabilisierung, ein.
z - Diode als Spannungsstabilisator
Wichtigste Kenngrößen: UZ= 1,5V......4,7V / 5,6V / 6,2V......150V
besten Stabilisierung möglich
Ptot = 0,36....1 / 2......10W
rZ = 0,5Ð......1Ð......50Ð dynamischer widerstand möglichst klein
Stabilisierungsschaltung
Begrenzerschaltung
RC - Tiefpaßfilter
In der Regeltechnik auch als PT1 - Glied (Verzögerungsglied 1 - Ordnung) bekannt.
Frequenzaufnahme von Übertragungsmitteln
| f/Hz |
U1ss/v |
U2ss/v |
tphi/ms |
F |
F/dB |
phi/° |
| 100 |
20,00 |
20 |
90,00 |
1,00 |
0,00 |
3240,00 |
| 200 |
19,70 |
20 |
98,00 |
0,99 |
- 0,13 |
7056,00 |
| 500 |
19,00 |
20 |
100,00 |
0,95 |
- 0,45 |
18000,00 |
| 1000 |
16,85 |
20 |
92,00 |
0,84 |
- 1,49 |
33120,00 |
| 2000 |
12,15 |
20 |
72,00 |
0,61 |
- 4,33 |
51840,00 |
| 5000 |
5,81 |
20 |
0,04 |
0,29 |
- 10,74 |
72,00 |
| 10000 |
3,05 |
20 |
0,03 |
0,15 |
- 16,33 |
108,00 |
| 20000 |
1,54 |
20 |
0,01 |
0,08 |
- 22,27 |
86,40 |
| 50000 |
0,62 |
20 |
0,00 |
0,03 |
- 30,17 |
86,40 |
| 100000 |
0,30 |
20 |
0,00 |
0,02 |
- 36,48 |
79,20 |
| 1592 |
13,80 |
20 |
0,08 |
0,69 |
- 3,22 |
45,85 |
1 Frequenzgang
1.1 Darstellung der Ortskurve
1.2 Darstellung im Bode - Diagramm
2. Sprungantwort
logische Verknüpfungen
Beleuchtungsanlage
Beleuchtungsanlage B soll mit Schalter S auf Hand oder Automatik geschaltet werden.
Im Automatikbetrieb wird sie durch denn Dämmerungsschalter D gesteuert. Im Handbetrieb kann mittels Schalter X Aus/Eingeschalten werden.
1) Variablen Festlegen
| S: |
1 |
= Automatik A |
| 0 |
= Handbetrieb H |
|
| B: |
1 |
= Ein |
| 0 |
= Aus |
|
| X: |
1 |
= Ein |
| 0 |
= Aus |
|
| D: |
1 |
= Ein |
| 0 |
= Aus |
| S |
D |
X |
B |
B |
S D |
S D |
S D |
S D |
||
| 0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
X |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
| 1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
X |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
| 2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
||||||
| 3 |
0 |
1 |
1 |
1 |
B= (S X) v (S D) |
|||||
| 4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
||||||
| 5 |
1 |
0 |
1 |
0 |
||||||
| 6 |
1 |
1 |
0 |
1 |
||||||
| 7 |
1 |
1 |
1 |
1 |
BCD - 7 Segment Decoder
Für Anzeigen wird häufig die 7 - Segment LED - Anzeige verwendet. Als Anzeigenelement dienen hier 7 Licht aussendende balkenförmige Dioden, durch deren unterschiedliche Ansteuerung, beispielsweise über den BCD/7 Segment - Decodierer, die einzelnen Ziffern ausgegeben werden.
| A |
B |
C |
D |
b |
B |
A B |
A B |
A B |
A B |
||
| 0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
C D |
1 |
0 |
X |
1 |
|
| 1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
C D |
1 |
0 |
X |
1 |
|
| 2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
C D |
0 |
1 |
X |
X |
|
| 3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
C D |
1 |
1 |
X |
X |
|
| 4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
||||||
| 5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
||||||
| 6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
b=(B C)v(B C)v(C D) |
|||||
| 7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||||||
| 8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
||||||
| 9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
||||||
| 10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
X |
||||||
| 11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
X |
||||||
| 12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
X |
||||||
| 13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
X |
||||||
| 14 |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
||||||
| 15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
X |
JK - Flipflop
Das JK - FF hat, ebenso wie das getaktete RS - Flipflop, zwei taktgesteuerte Vorbereitungseingänge. Sein Eingang J entspricht dem Setzeingang S, sein Eingang K dem Rücksetzeingang R. Für die erlaubten Betriebszustände des RS. Flipflops arbeitet das JK - Flipflop wie ein getaktetes RS - Flipflop. Doch nutzt das JK - Flipflop den für das RS - Flipflop nicht erlaubten Betriebszustand, dass beide Vorbereitungseingänge auf 1 liegen, zusätzlich aus. Ist nämlich J=K=1, dann kippt das JK_ Flipflop - seine Ausgänge Q und Q nicht wechseln ihren logischen Zustand - bei jeder Freigabe durch den Takt einmal. In diesem Betriebszustand wird das JK. Flipflop auch Toggle (=Kippschalter) genannt. JK - Flipflops können nur als Zweispeicherflipflops arbeiten.
| J |
K |
Qn |
| 0 |
0 |
Qn - 1 |
| 0 |
1 |
0 |
| 1 |
0 |
1 |
| 1 |
1 |
Qn - 1 |
Asynchron Binärzähler
Verschieberegister
Johnson - Zähler
Modulo - n - Zähler mit beliebigen Code
Übergangstabelle für FK - FF
| A |
B |
C |
JA |
KA |
JB |
KB |
JC |
KC |
Übergang |
J |
K |
|
| 1 |
0 |
1 |
X |
0 |
0 |
X |
X |
1 |
0à0 |
0 |
X |
|
| 1 |
0 |
0 |
X |
1 |
0 |
X |
1 |
X |
0à1 |
1 |
X |
|
| 0 |
0 |
1 |
1 |
X |
1 |
X |
X |
0 |
1à0 |
X |
1 |
|
| 1 |
1 |
1 |
X |
1 |
X |
0 |
X |
0 |
1à0 |
X |
0 |
|
| 0 |
1 |
1 |
1 |
X |
X |
1 |
X |
0 |
||||
| 1 |
0 |
1 |
| KA |
B |
B |
KC |
A |
A |
|
| C |
1 |
X |
B |
0 |
1 |
|
| C |
0 |
1 |
B |
0 |
0 |
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