Uec bei Spannungsstabilisierung mit OP berechnen

F

felted

Gast
Hallo zusammen,

ich habe eine Frage zu folgender Aufgabe:

06.05.2012_Aufgabe_4.gif
Gegeben:
R1: 1kOhm
V1: Ube=1V ; B30
V2: UB=0,7V ; B100
V3: Ube=-0,65V B=500
V4: Uf = 3,9V, Ifmin = 6 mA
V5: Uf = 2,7V, Ifmin = 5 mA
V6: Uf = 2,7V, Ifmin = 4 mA
IAmax = 1,5A
Ue: 24V +-10%

Gesucht:
4.1 R0 und R2 für Uamax = 15V und Uamin = 10V
4.2 R3 nach E12
4.3 Ic, Uec und P für V3 ermitteln für UE=24V und Ua=12V

Wie berechnet man den Wert für Uec?

Den R3 habe ich wie folgt berechnet:

R3 = UR3/IR3 = (UV6-UBEV3)/6 mA = (2,7 V - 0,65 V)/6 mA = 341,67 Ohm = 270 Ohm nach E12-Reihe
R3 = 270 Ohm

Der Ic muss durch den R3 fließen und ist konstant, da UV6 und UBE3 konstant.
Demnach gilt:

Ic = UV6-UBE3/R3 = (2,7 V - 0,65 V)/270 Ohm
Ic = 7,59 mA (konstant)

Und jetzt kann man endlich UEC für V3 berechnen:

UEC3 = Ue - UR3 - UV4 - UV5 = 24 V - (270 Ohm * 7,59 mA) - 3,9 V - 2,7 V
UEC3 = 15,35 V

Das ist aber falsch.

Kann mir bitte jemand den korrekten Rechenweg erklären?

Viele Grüße und Danke, Felted
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
AW: Uec bei Spannungsstabilisierung mit OP berechnen

Hi Felted!
Also abgesehen davon, dass ich statt 341,67 Ohm nach E12-Reihe 330 Ohm gewählt hätte,
was jedoch keinen wirklich relevanten Unterschied macht,
ist das ganz richtig.

Allerdings würde ich statt der Serienschaltung von V4 und V5 eine 5V6- oder 6V8-Zenerdiode wählen,
was nicht temperaturstabiler sondern auch 1 Bauteil weniger ist.
Parallel zu JEDER eingesetzten Zenerdiode muss jedoch ein kleiner schneller Kondensator (10...100 nF) hin,
um das Rauschen der Zenerdiode kurzzuschließen, welches der OP sonst auf den Ausgang verstärken würde.

Genau so ein Ko gehört auch unbedingt parallel zum Ausgang;
zur Resistenz gegen induktive Lasten muss da auch eine Freilaufdiode hin,
wie auch parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke von V1.
 
AW: Uec bei Spannungsstabilisierung mit OP berechnen

Ueb3 = -Ube3 = 0,65V

Uce3 = 24V -V6 +Ueb3 -V4 -V5

Uce3 = 24V - 2,7V +0,65V -3,9V -2,7V

Uce3 = 15,35V
-----------------

Eigentlich sind es ja 24V+/-10% = 24V+/-2,4V

Uce3max = 17,75V
----------------------

Uce3min = 12,95V
---------------------


Die 270Ohm sind schon richtig. 330Ohm wären zu knapp wegen der +/-5% Toleranz.
 
F

felted

Gast
AW: Uec bei Spannungsstabilisierung mit OP berechnen

Ok, dass bedeutet also, dass meine Rechnung und das Ergebnis richtig ist?

Uce = 15,35 V


Ich war nur sehr verunsichert, weil ich zwei pdf-Dokumente mit Lösungen zu dieser Aufgabe im Forum gefunden habe.

Die eine Lösung sieht so aus:

Ua = Ue - Uv6 - Ube3 - Uce3 - Ube2
Uce3 = Ue - Uv6 - Ube3 - Ube2 - Ua
Uce3 = 24 V - 2,7 V - 0,65 V - 0,7 V - 12 V
Uce3 = 9,25 V

Hier stimmt schon die Addition nicht. Aber ich kann mir auch nicht vorstellen, was er sich dabei gedacht hat. Das sieht für mich wie die Anwendung der Maschenregel aus. Aber durch den OPV ist doch der linke vom rechten Teil komplett getrennt. Und somit kann man auch keinen Masche mit Ube2 erstellen.
Sehe ich das richtig?

Das Ergebnis aus der zweiten pdf (leider ohne Darstellung der Rechenweges):

16,55 V

Und in den entsprechenden Threads hat auch nie jemand Einwände gegen diese (hoffentlich falschen) Ergebnisse eingelegt. Daher war ich mir so unsicher...

Viele Grüße und Danke, Felted
 
F

felted

Gast
AW: Uec bei Spannungsstabilisierung mit OP berechnen

Was mich auch noch verunsichert hat:

4.3 Ic, Uec und P für V3 ermitteln für UE=24V und Ua=12VG

Um die drei gesuchten Werte zu berechnen wird Ua doch gar nicht benötigt.

Ist dass nur eine Werteangabe vom DAA um Verwirrung zu stiften?

Grüße und Danke, Felted
 
AW: Uec bei Spannungsstabilisierung mit OP berechnen

> 4.3 Ic, Uec und P für V3 ermitteln für UE=24V und Ua=12V

Fest steht auf jeden Fall, dass man dafür Ua nicht braucht.
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
AW: Uec bei Spannungsstabilisierung mit OP berechnen

Um die drei gesuchten Werte zu berechnen wird Ua doch gar nicht benötigt.

Ist dass nur eine Werteangabe vom DAA um Verwirrung zu stiften?
Das würde ich nicht so sehen:
In der Praxis hast du die Werte, die du abliest, misst, erfragst, ...
und es ist DEINE Aufgabe,
die rauszupicken, die du zur Lösung des konkreten Problems brauchst
und zu vernachlässigen, dass die Tischplatte 23 mm dick ist.

Das mit der 5%-Toleranz bei den Widerständen muss ich überlesen haben ...
 
AW: Uec bei Spannungsstabilisierung mit OP berechnen

Hallo Peter,

das mit den 5% habe ich dazu phantasiert.
Ich erinnere mich an eine Aufgabe bei der man aus der E-12 Reihe den Schluss ziehen musste, dass der Widerstand +/-10% Toleranz hat.
Oh da hätte ich ja +/-10% nehmen müssen. Vielleicht bin ich da ja auf dem falschen Weg ...
 
F

felted

Gast
AW: Uec bei Spannungsstabilisierung mit OP berechnen

Danke für Eure Hilfe!
Felted
 
Es sind doch 2 Z-dioden zu erkennen v4 und v5 muss man da zum berechnen nicht beide stoeme addieren?

Genau so wie die Spannungen, werden doch in der nornalen formel addiert nicht sub.?


[QOTE="felted, post: 430269"]Hallo zusammen,

ich habe eine Frage zu folgender Aufgabe:

Den Anhang 28972 betrachten
Gegeben:
R1: 1kOhm
V1: Ube=1V ; B30
V2: UB=0,7V ; B100
V3: Ube=-0,65V B=500
V4: Uf = 3,9V, Ifmin = 6 mA
V5: Uf = 2,7V, Ifmin = 5 mA
V6: Uf = 2,7V, Ifmin = 4 mA
IAmax = 1,5A
Ue: 24V +-10%

Gesucht:
4.1 R0 und R2 für Uamax = 15V und Uamin = 10V
4.2 R3 nach E12
4.3 Ic, Uec und P für V3 ermitteln für UE=24V und Ua=12V

Wie berechnet man den Wert für Uec?

Den R3 habe ich wie folgt berechnet:

R3 = UR3/IR3 = (UV6-UBEV3)/6 mA = (2,7 V - 0,65 V)/6 mA = 341,67 Ohm = 270 Ohm nach E12-Reihe
R3 = 270 Ohm

Der Ic muss durch den R3 fließen und ist konstant, da UV6 und UBE3 konstant.
Demnach gilt:

Ic = UV6-UBE3/R3 = (2,7 V - 0,65 V)/270 Ohm
Ic = 7,59 mA (konstant)

Und jetzt kann man endlich UEC für V3 berechnen:

UEC3 = Ue - UR3 - UV4 - UV5 = 24 V - (270 Ohm * 7,59 mA) - 3,9 V - 2,7 V
UEC3 = 15,35 V

Das ist aber falsch.

Kann mir bitte jemand den korrekten Rechenweg erklären?

Viele Grüße und Danke, Felted[/QUOTE]
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
... von V3?
Uec ist die Differenz zwischen dem Potential am Emitter und dem am Kollektor.
Das Emitterpotential von V3 (Ue3) liegt um Ube3 höher als sein Basispotential
(Ube kannst du bei Kleinsignaltransis und diesen Strömen mit 0,65 V annehmen.)
und das liegt um V6 unter Ue:
Ub3 = Ue - V6
Ue3 = Ub3 + Ube3 = Ue - V6 + 0,65 V
Das Kollektorpotential von V3 (Uc3) liegt um V4 + V5 höher als 0.
Uc3 = V4 + V5
Uce3 = Ue3 - Uc3 = Ue - V6 + 0,65 V - (V4 + V5)

Durch V4 fließt der selbe Strom wie durch V5.
Da die Werte zu addieren, machert wenig Sinn.
 
Mir geht es um den Wert von R3

Wäre die Formel für R3 nicht UV6 + UBE3 / IB1max + (IV4min + IV5min)

Ich bitte um Aufklärung:/

Die Werte für UV4 sind 6 mA und für UV5 sind es 5mA






... von V3?
Uec ist die Differenz zwischen dem Potential am Emitter und dem am Kollektor.
Das Emitterpotential von V3 (Ue3) liegt um Ube3 höher als sein Basispotential
(Ube kannst du bei Kleinsignaltransis und diesen Strömen mit 0,65 V annehmen.)
und das liegt um V6 unter Ue:
Ub3 = Ue - V6
Ue3 = Ub3 + Ube3 = Ue - V6 + 0,65 V
Das Kollektorpotential von V3 (Uc3) liegt um V4 + V5 höher als 0.
Uc3 = V4 + V5
Uce3 = Ue3 - Uc3 = Ue - V6 + 0,65 V - (V4 + V5)

Durch V4 fließt der selbe Strom wie durch V5.
Da die Werte zu addieren, machert wenig Sinn.
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
In deiner Formel für R3 fehlen offenbar ein paar Klammern:
UV6 + UBE3 / IB1max + (IV4min + IV5min)
Ich bitte um Aufklärung:/

Die Werte für UV4 sind 6 mA und für UV5 können auf KEINEN Fall 5mA sein,
wenn man mit U die Spannung an V4 bezeichnet.
 
V3: Ube=-0,65V B=500
V4: Uf = 3,9V, Ifmin = 6 mA
V5: Uf = 2,7V, Ifmin = 5 mA
V6: Uf = 2,7V, Ifmin = 4 mA

Der größere Wert von Ifmin gewinnt bei Reihenschaltung.

R3 = (UV6+Ube)/(Ibv3 + Icv3)

Ivc3 = 6mA
Ibv3 = 6mA/500

R3 = (2,7V-0,65V)/(6mA/500 + 6mA))

R3 = 341Ohm

R3 = 330 wählen

Falls man auch noch Widerstandstoleranzen berücksichtigen muss, dann ist ein noch kleinerer Wert erforderlich um die 6mA zu garantieren. Bei einer Widerstandstoleranz on +/-5% oder +/-10% würde man 270Ohm wählen.
 
V3: Ube=-0,65V B=500
V4: Uf = 3,9V, Ifmin = 6 mA
V5: Uf = 2,7V, Ifmin = 5 mA
V6: Uf = 2,7V, Ifmin = 4 mA

Der größere Wert von Ifmin gewinnt bei Reihenschaltung.

R3 = (UV6+Ube)/(Ibv3 + Icv3)

Ivc3 = 6mA
Ibv3 = 6mA/500

R3 = (2,7V-0,65V)/(6mA/500 + 6mA))

R3 = 341Ohm

R3 = 330 wählen

Falls man auch noch Widerstandstoleranzen berücksichtigen muss, dann ist ein noch kleinerer Wert erforderlich um die 6mA zu garantieren. Bei einer Widerstandstoleranz on +/-5% oder +/-10% würde man 270Ohm wählen.

100000000000 dank fur diese Aussage!

Jetzt habe ich nur noch eine Frage zu Ibv3 und Ivc3. Wie kommt man auf die 6mA, da diese ja nicht gegeben sind.
 
Zuletzt bearbeitet:
Der Transistor v3 muss den Mindeststrom für die Zenerdioden V3 und V4 liefern.
Dessen Kollektorstrom Ic ist somit 6mA und der Baisstrom ist Ic/B.
 
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