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Themenlektion

Schaltungen lesen: Topologie, Energie und Rückkopplung

Etwa 7 Min.

Fragen bleiben in der Sprache, in der sie veröffentlicht wurden.

Dieser Themenbereich enthält viele Schaltbilder und Rechenaufgaben, doch die Reihenfolge bleibt gleich: erst Verbindungen und Signalweg bestimmen, dann das passende Ersatzmodell wählen, zuletzt rechnen. Ein korrektes Einzelbauteilgesetz hilft nicht, wenn Reihen- und Parallelschaltung oder Nutz- und Verlustleistung verwechselt werden.

Vom Netzwerk zur Funktion

SchaltungsklassePrüfmethode
R mit L oder C in ReiheFür eine Spule gilt XL = 2πfL. Wirkwiderstand und Blindwiderstand stehen senkrecht zueinander. Deshalb gilt |Z| = √(R2 + X2); die Beträge werden nicht einfach addiert.
Gleichartige SpeicherUngekoppelte Spulen addieren sich in Reihe direkt. Bei Kondensatoren addieren sich in Reihe die Kehrwerte; die Gesamtkapazität bleibt kleiner als der kleinste Einzelwert.
SchwingkreisBei Resonanz sind |XL| und |XC| gleich. f0 = 1/(2π√(LC)); mehr L oder C senkt f0. Der Serienkreis zeigt ein Impedanzminimum, der Parallelkreis ein Maximum.
Güte und BandbreiteB = f0/Q. Die 3-dB-Grenzen liegen dort, wo die Spannung bei gleicher Messimpedanz auf ungefähr 1/√2 ihres Maximums gefallen ist.
Leistungsstufe oder Reglerη = Pab/Pzu. Eine Leistungsverstärkung wird mit GP = 10 · log10(Paus/Pein) in dB umgerechnet. Beim Linearregler entsteht näherungsweise PV = (Uein − Uaus) · I als Wärme.

Für Verstärker bedeutet linear, dass die Ausgangskurve eine skalierte und gegebenenfalls phasenverschobene Form des Eingangs behält. Übersteuerung erzeugt neue Spektralanteile. A-Betrieb ist besonders linear, benötigt aber hohen Ruhestrom; mit kleinerem Leitwinkel steigen Wirkungsgrad und Oberwellenanteil bis zum C-Betrieb. Positive Rückkopplung kann eine Verstärkerstufe zur Eigenschwingung bringen. Ein Oszillator nutzt diesen Effekt gezielt: Das Signal muss nach einem Umlauf gleichphasig und zum Anschwingen mindestens gleich groß zurückkehren.

Frequenzbestimmende Stufen werden von nachfolgenden Lasten entkoppelt und stabil versorgt. Eine Pufferstufe verhindert, dass wechselnde Lastimpedanzen den Oszillator ziehen. In einer Phasenregelschleife vergleicht ein Phasendetektor die Referenz mit dem rückgeführten Signal; ein Tiefpass formt die Regelspannung für den VCO. Die Referenz bestimmt im eingerasteten Zustand wesentlich die Langzeitgenauigkeit.

Typische Fallen

Jetzt anwenden

Frage 131

Berechne den Betrag des Scheinwiderstands ZZ für eine Reihenschaltung aus RR = 100 Ohm und LL = 100 μH bei 1 MHz.

  1. Z|Z| = 259 Ohm
  2. Z|Z| = 636 Ohm
  3. Z|Z| = 628 Ohm
  4. Z|Z| = 188 Ohm
Frage 170

Ein linearer Spannungsregler stabilisiert eine Eingangsspannung von 13,8 V auf eine Ausgangsspannung von 5 V. Es fließt ein Eingangsstrom von 455 mA und ein Ausgangsstrom von 450 mA. Wie groß ist der Wirkungsgrad?

  1. 0,56
  2. 0,64
  3. 0,36
  4. 0,99
Frage 195

Ein Leistungsverstärker hebt die Eingangsleistung von 2,5 W auf 38 W Ausgangsleistung an. Dem entspricht eine Leistungsverstärkung von ...

  1. 23,6 dB.
  2. 11,8 dB.
  3. 15,2 dB.
  4. 17,7 dB.
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