Schaltungsfragen wirken oft umfangreich, lassen sich aber auf wenige lokale Entscheidungen reduzieren: Welche Bauteile teilen denselben Strom, welche dieselbe Spannung, und welche Funktion entsteht aus ihrem frequenzabhängigen Verhalten? Rechnen Sie erst nach einer eindeutigen topologischen Zuordnung.
Vom Teilnetz zur Gesamtfunktion
| Baustein | Regel |
|---|---|
| Widerstände | In Reihe addieren sich R-Werte. Parallel gilt 1/Rges = Σ(1/R); der Ersatzwert muss kleiner als der kleinste Zweigwert sein. Bei zwei Werten hilft Rges = R1R2/(R1+R2). |
| Kondensatoren | Parallel werden C-Werte addiert. In Reihe addieren sich die Kehrwerte; der Ersatzwert liegt unter der kleinsten Einzelkapazität. Gleiche Reihenkondensatoren ergeben C/n. |
| Spannungsteiler | In einer Reihenschaltung ist der Spannungsabfall proportional zum jeweiligen Widerstand. Das Verhältnis zweier Teilspannungen entspricht dem Verhältnis ihrer Widerstände, nicht dem Verhältnis zum Gesamtwert. |
| Schwingkreis | Bei Resonanz heben sich kapazitiver und induktiver Blindanteil auf. Der Serienkreis wird niederohmig, der Parallelkreis von außen hochohmig. |
| Oszillator | Ein LC-Kreis legt f = 1/(2π√(LC)) fest; wächst L oder C, sinkt f. Ein Quarz liefert durch seine hohe Güte eine besonders stabile Frequenzbestimmung. |
Vor dem Zusammenfassen werden alle Werte in dieselbe Einheit gebracht. Markieren Sie dann genau einen reinen Reihen- oder Parallelblock, ersetzen Sie nur diesen und zeichnen Sie die verbleibende Verbindung gedanklich neu. Plausibilitätsgrenzen sind wirksamer als Nachrechnen: Ein Parallelwiderstand kann nicht größer als sein kleinster Zweig sein, eine Reihenkapazität nicht größer als ihr kleinster Einzelwert. Bei identischen Widerständen addieren sich die zulässigen Einzelleistungen sowohl in gleichmäßig belasteter Reihen- als auch Parallelschaltung.
Für die Funktion genügt häufig die Frequenzrichtung: Der kapazitive Blindwiderstand sinkt mit f, der induktive steigt. Ein Tiefpass lässt den unteren, ein Hochpass den oberen Frequenzbereich bevorzugt durch; Bandpass und Bandsperre behandeln einen begrenzten mittleren Bereich gegensinnig. Für hohe Güte bei HF werden verlustarme Kondensatorbauformen bevorzugt.
Ein Verstärker liefert zusätzliche Signalleistung aus seiner Versorgung; er erzeugt keine Energie aus dem Eingangssignal. Ein HF-Leistungsverstärker hebt die Sendeleistung an, während ein Oszillator mit Rückkopplung eine Schwingung erzeugt. Schaltnetzteile erreichen durch schnelles Umschalten typischerweise gute Effizienz bei geringem Gewicht und Volumen, können dabei aber hochfrequente Störanteile erzeugen. Eine gute Gleichspannungsquelle hält ihre Ausgangsspannung unter Last möglichst konstant.
Typische Fehlwege
- Kapazitäten grundsätzlich addieren. Das gilt nur parallel; in Reihe wird mit Kehrwerten gerechnet, und das Ergebnis muss unter dem kleinsten Einzelwert liegen.
- Bei parallelen Widerständen die Werte subtrahieren oder den bereits kleineren Gesamtwert nochmals durch die Anzahl teilen. Der Kehrwertansatz beziehungsweise die Produkt-durch-Summe-Formel liefert zugleich die Plausibilitätsgrenze.
- Für HF-Filter große Elektrolytausführungen oder beliebige Folienbauarten bevorzugen. Geringe Verluste und kleine parasitäre Induktivität sprechen stattdessen für keramische Ausführungen oder Luft als Dielektrikum.
- Beim Schaltnetzteil Effizienz und Störverhalten verwechseln. Schnelles Schalten reduziert typische Verlustanteile, erzeugt aber gerade die problematischen hohen Spektralanteile.
- Leistungsverstärkung ohne Versorgung annehmen oder Verstärken mit Modulieren, Mischen und Filtern gleichsetzen. Mehr Ausgangsleistung stammt aus der Energiequelle; die übrigen Stufen erfüllen andere Aufgaben.
- Bei einem LC-Oszillator eine Bauteiländerung in derselben Richtung auf die Frequenz übertragen. L und C stehen unter der Wurzel im Nenner: Wird eines größer, wird die Frequenz kleiner.
Jetzt anwenden
Welche Gesamtkapazität ergibt sich bei einer Reihenschaltung der Kondensatoren 100 μF, 200000 nF und 200 μF?
- 50 μF
- 320 nF
- 300,2 μF
- 102 μF
Wie verhält sich ein Parallelschwingkreis bei der Resonanzfrequenz?
- Wie ein Kondensator mit sehr kleiner Kapazität.
- Wie eine Spule mit sehr großer Induktivität.
- Wie ein hochohmiger Widerstand.
- Wie ein niederohmiger Widerstand.
Wie verhält sich die Frequenz eines LC-Oszillators, wenn bei zunehmender Temperatur die Induktivität der Spule kleiner wird?
- Die Frequenz bleibt stabil.
- Die Frequenz wird höher.
- Die Frequenz wird niedriger.
- Die Schwingungen reißen sofort ab.