Elektronik

Dioden zeichnen sich durch ihre logarithmischen Strom/Spannungs-Kennlinie aus. Welche Form die U/I-Kurve aber genau annimmt; hängt von der Art der Diode und ihrer Temperatur ab. Das hier vorgestellte Programm simuliert dabei die vier geläufigsten Dioden bei Temperaturen zwischen 0° und 150°C. Sie können sich das Strom/Spannungs-Verhältnis bei gewählten Parametern angucken, oder Sie lassen sich gleich den ganzen Verlauf, also die Diodenkennlinie im Bereich von 0 bis 20 mA aufzeigen. Das Programm besteht größtenteils aus bekannten Elementen. Dreh und Angelpunkt ist die folgende Diodengleichung, die den Strom in Abhänigkeit von der Spannung und der Temperatur berechnet. I_s ist vom jeweiligen Diodentyp abhängig: ...

Dieses Programm simuliert, wie sich Elektronen in einem Leiter verhalten. Man kann gut sehen, wie sich die Elektronen bei kleinem Strom nur langsam fortbewegen. Bei größeren Strömen werden die Elektronen aktiver und bewegen sich schneller durch den Leiter. Wenn kein Strom anliegt bewegen sich die Elektronen trotzdem ein wenig, aber ohne eine bestimmte Richtung zu bevorzugen. Dies nennt man Rauschen. Zu beachten ist, dass sich die Elektronen nie berühren, sondern immer leicht voneinander abstoßen. ...

Die Simulation des Tiefpassfilters konnte mit geringen Änderungen aus dem Hochpassfilterprogramm entwickelt werden. Beide Programme unterscheiden sich nur in der Berechnung der Amplitude und Phasenverschiebung. z = Math.Sqrt(r * r + Xc * Xc) uC = (u0 * Xc) / z ‘Phasenverschiebung berechnen phasev = (-Math.Acos(uC / u0)) * 180 / Math.PI ‘Ur Zeichen ZeichnenSin(freq, 3, uC, 0.5, phasev) Diesmal eilt die Phase am Ausgang nach. Man kann sehr anschaulich das Verhalten des Filters untersuchen. Interessant ist z.B. der Fall der Grenzfrequenz. Die Amplitude ist gerade auf 0,7 gefallen (-3 dB), die Phase ist um 45 Grad verschoben. ...

Das Programm stellt ein Zweikanal-Oszilloskop dar. Ein Sinusgenerator mit einstellbarer Frequenz und konstanter Amplitude liegt am Eingang des Tiefpassfilters und an einem Kanal des Oszilloskops. Die Sub ZeichnenSinb plottet den Sinus im Ausgabefenster freq = (VScrollBarF.Maximum + VScrollBarF.Minimum - VScrollBarF.Value) / 10 u0 = 2 ZeichnenSinb(freq, 3, u0, 0.5, 0) ‘Eingangsspannung zeichnen Der andere Kanal liegt am Ausgang des Filters. Die folgenden Rechnungen ermitteln die Ausgangsamplitude und die Phasenverschiebung. Die Ausgangsspannung wird entsprechend dieser Ergebnisse in einem zweiten Sinusgenerator gebildet. ...

Das Programm simuliert die Restwelligkeit eines 12V-Netzteils mit Vierweggleichrichter und Siebelko. Sowohl der Lastwiderstand als auch die Kapazität des Elkos lassen sich einstellen. Auf dem simulierten Oszilloskopschirm (der Picturebox) kann man den Spannungsverlauf sehen. Die Berechnungen sind hier verhältnismäßig simpel. Ut ist die gleichgerichtete Eingangswechselspannung, wobei die Sinusfunktion die Wechselspannung am Trafo berechnet und die Absolutwertbestimmung (Abs) den Vierweggleichrichter simuliert. vt = vt + 360 / 80 If vt >= 361 Then vt = 0 xvt = Math.PI * vt / 180.0 ut = Math.Abs(17 * (Math.Sin(xvt))) ...

Für jeden Transistorverstärker gibt es einen optimalen Kollektorstrom, den man auch als Arbeitspunkt bezeichnet. Bei diesem Signalverstärker in Emitterschaltung sollte man den Basiswiderstand rb passend zur Stromverstärkung V möglichst so einstellen, dass die Kollektorspannung uce ohne Aussteuerung (ut=0) in der Mitte bei 2,5 V liegt. Das ergibt dann den idealen Arbeitspunkt, bei dem die größte verzerrungsfreie Aussteuerung möglich ist. ib = 4.4 / rb + ut / 1000 ic = ib * v uce = 5 - ic * 1000 ...

In diesem Programm wird eine Emitterschaltung mit Gegenkopplung simuliert. Die Änderung zu einem normalen Transistorverstärker ist, dass hier die Basis über einen Widerstand mit dem Kollektor verbunden ist. Damit wird einer Vergrößerung des Kollektorstroms entgegengewirkt. Das Resultat ist eine verkleinerte Verstärkung aber auch eine geringere Verzerrung. In dem Programm treten viele Neuerungen auf einmal auf. Es wird hier zum ersten Mal mit einer gezeichneten Ausgabe auf einer Picturebox gearbeitet. Wenn Sie sich bereits mit älteren VB-Versionen auskennen, werden Sie hier einige Änderungen feststellen. Allerdings habe ich versucht, altbekannte Prozeduren nachzuprogrammieren. Das sollte die Umstellung erleichtern. ...

Bei dem Schmitt-Trigger-Programm tritt wieder etwas Besonderes auf. Hier haben wir das erste Mal Select Case statt einer IF-Abfrage benutzt. Das liegt daran, dass die Berechnung der Werte davon abhängen, welcher Zustand vorher gültig war. Visuell wird das in einer Hysteresekurve dargestellt. Quelltext Public Class frmST Dim Re, Ui As Double Dim fall Dim uc1, ue, ub2, u1, ua As Double Dim i1, i2 Private Sub frmST_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles MyBase.Load fall = 1 berechnen() End Sub ...

Das Programm Inventierender Verstärker funktioniert ähnlich wie das vorangegangen Programm Nichtinvertierender Verstärker. Das Programm unterscheidet sich vom Vorgänger fast nur durch eine etwas andere Rechenregel (vgl. ELEXS) Rv = R1 / (R1 + R2) V = -(R2 / R1) Uv = Rx * V Quelltext Public Class frmIV Dim R1, R2, Rx Dim V Dim Uo, Uplus, Uminus Dim Uv, Rv Private Sub sR2_Scroll(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.Windows.Forms.ScrollEventArgs)Handles sR2.Scroll berechnen() End Sub ...

Dieses Programm simuliert eine Schaltung mit einem nichtinvertierenden Operations-Verstärker. Die eigentliche Berechnung im Programm ist ganz einfach und bestimmt die Verstärkung und die Ausgangsspannung aus dem Verhältnis von Widerständen (vgl. ELEXS). Rv = R2 / (R1 + R2) V = (R1 + R2) / R2 Uv = Ui * V Die Rechnung kann theoretisch auch Ausgangspannungen außerhalb des Bereichs der Betriebsspannung ergeben. Deshalb wird hier in einem zweiten Schritt die tatsächliche Spannung nach oben und unten bis auf 0,5 V an der Betriebsspannung begrenzt. Wenn dieser Übersteuerungsfall eintritt weicht die Spannung am invertierenden Eingang des OPV von der am nichtinvertierenden ab und muss eigens aus dem Spannungsteilungsverhältnis berechnet werden. ...