Elektronik und computerunterstützte Messtechnik

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4. SemesterVO – 5 ECTS
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Prüfungsbeispiele in Elektronik von Ninaus, Waldemar

  • Skizzieren Sie die typische Diodenkennlinie für die Durchlassrichtung sowohl für eine Germaniumdiode als auch für eine Siliziumdiode in linearer Darstellung. Wie bestimmen Sie die Durchlassspannung U_D aus der Kennlinie?
  • Erklären Sie die Arbeitsweise eines npn-Transistors (Kennlinienfeld des Transistors). Wie kommt es zu einer Stromverstärkung, wie zu einer Spannungsverstärkung?
  • Geben Sie den Zusammenhang zwischen Eingangswiderstand und Basisstrom für die Emittergrundschaltung an.
  • Wie groß ist die Spannungsverstärkung für den Transistor als Verstärker in der Kollektor-Grundschaltung?
  • Gegeben ist ein Transistorverstärker (npn-Transistor) mit einem Basisspannungsteiler für die Arbeitspunkteinstellung und einer Spannungsverstärkung A=150. Welches Kollektor-Ruhepotential stellt sich nach einer Temperaturerhöhung um 20 Grad ein?
  • Gegeber ist ein Transistorverstärker in Emittergrundschaltung mit folgender Arbeitspunkteinstellung: Kollektorgleichspannung U_{CE} = 4
V, Kollektorgleichstrom I_C=2mA, Betriebsspannung U_B=15V. Wie groß kann die maximale aber unverzerrte Kollektorwechselspannung werden? Skizze!!
  • Der Arbeitspunkt einer Verstärkerstufe soll temperaturstabilisiert werden. Welche Maßnahmen kann man ergreifen?
  • Welche Parameter beschreiben die Eigenschaften eines Impendanzwandlers? Skizziere die zwei möglichen Schaltungsvarianten (Verwendung eines pnp-Transistors bzw. eines Operationsverstärkers) und zeige die Unterschiede der beiden Schaltungen auf.
  • Definition der Schleifenverstärkung g eines gegengekoppelten Operationsverstärkers.
  • Zusammenstellung der wichtigsten Eigenschaften des idealen Operationsverstärkers.
  • Schaltsymbol und Wahrheitstabelle für die Antivalenz- (oder Äquivalenz-)Verknüpfung (mit drei Eingangsvariablen).
  • Was bedeutet "negative Logik" oder "positive Logik"?
  • Welche Ausgangsstufen gibt es bei den TTL-Schaltungen? Schaltsymbole bitte zeichnen!
  • Ein Gatter einer bestimmten Schaltkreisfamilie hat einen Ausgangslastfaktor (Fan-Out) von FQ=10. Was bedeutet das?
  • Was bedeutet der Begriff "gesättigte Schaltkreisfamilie"?
  • Wie wirkt bei TTL-Schaltungen ein offener Eingang?
  • Beschreibe die Eigenschaften eines 2-Flanken-getriggerten JK-Flipflop? Bitte auch Schaltzeichen und Wahrheitstabelle angeben.
  • Erläutern Sie die Arbeitsweise einer monostabilen Kippstufe und skizzieren Sie das Schaltzeichen.
  • Was versteht man bei einer monostabilen Kippstufe unter "retriggerbar" und "nicht retriggerbar"?
  • Erklären Sie die Unterschiede zwischen Demultiplexer und Multiplexer! Schaltzeichen?
  • Erklären Sie die Arbeitsweise eines AD Umsetzers nach dem Wägeverfahren! Blockschaltbild zeichnen!
  • Wodurch wird der Drain-Strom beim unipolaren Transistor gesteuert?
  • Erkläre die Eigenschaften eines Anreicherungs-IG-FET und skizziere die beiden Kennlinien.
  • Erklären Sie die Arbeitsweise eines AD-Umsetzers nach dem Ein-Rampen-Verfahren (Single-Slope oder Sägezahnverfahren). Blockschaltbild zeichnen!
  • Erklären Sie die Arbeitsweise eines AD-Umsetzers nach dem Zwei-Rampen-Verfahren (Dual-Slope oder Doppelintegrationsverfahren). Blockschaltbild zeichnen!
  • Erkläre die Eigenschaften eines Verarmungs-IG-FET und skizziere die beiden Kennlinien.
  • Erkläre die Eigenschaften eines PN-FET (Sperrschicht-FET, Junction-FET) und skizziere die beiden Kennlinien.
  • Welchen Vorteil haben PN-FET gegenüber IG-FET?
  • Welches Verhalten bezüglich der Stromleitung ohne Aussteuerung haben Verarmungs-IG-FET und Anreicherungs-IG-FET?
  • Erklären Sie die Arbeitsweise eines AD-Umsetzers nach dem Parallelverfahren. Blockschaltbild zeichnen!
  • Vergleichen Sie die Umsetzfrequenzen und die Auflösung von AD-Umsetzern.
  • Erkläre das Prinzip eines DA-Umsetzers (mit Schaltbild).
  • Wie arbeitet ein Uni-Junction-Transistor?
  • IG-FET (MOS-FET) sind besonders empfindlich gegen elektrostatische Aufladungen. Was ist die Ursache dieser Empfindlichkeit?
  • Was versteht man unter der Steilheit S eines IG-FET?
  • Warum kann man alle möglichen Verknüpfungsschaltungen nur mit NAND-Gliedern aufbauen?
  • Nennen Sie die Namen der wichtigsten Schaltkreisfamilien!
  • Wodurch unterscheidet sich ein taktzustandsgesteuertes Flipflop von einem taktflankengesteuerten Flipflop?
  • Was versteht man unter einem Master-Slave-Flipflop?
  • Wodurch unterscheiden sich Synchron- und Asynchronzähler?
  • Geben Sie die Schaltung eines 3-bit Address-Dekodierers an.
  • Für ein Antivalenzglied wird die Gleichung Z=(a\wedge \bar{e})\vee(\bar{a}\wedge e) angegeben. Es soll aus UND, ODER und NICHT gemäß der Gleichung aufgebaut werden. Zeichnen Sie das Schaltbild!
  • Man sagt, eine integrierte Schaltung sei in Bipolartechnik, eine andere in MOS-Technik aufgebaut. Was sagen die Bezeichnungen aus?
  • Welche Temperaturabhängigkeit zeigen Halbleiterdioden?
  • Skizzieren Sie eine typische Eingangskennlinie eines npn-Transistors und geben Sie an, wie der differentielle Eingangswiderstand r_{BE} für einen Arbeitspunkt A bestimmt wird.
  • Skizzieren Sie ein typisches Ausgangskennlinienfeld eines npn-Transistors. Wie wird der differentielle Ausgangswiderstand r_{CE} für einen Arbeitspunkt A bestimmt?
  • Was versteht man unter Vierpolparamtern (h-Parametern)? Welchem Vierpolparameter entspricht der Kennwert $\beta$?
  • Zeichnen Sie die drei Grundschaltungen des bipolaren Transistors (npn-Typ) und erläutere die wesentlichen Unterschiede.
  • Zeichnen Sie die drei Grundschaltungen des bipolaren Transistors (npn-Typ) und erläutern Sie die wesentlichen Unterschiede.
  • Definition der Steilheit S (npn-Transistor)? Wie kann man die Steilheit messen?
  • Geben Sie den Zusammenhang zwischen Eingangswiderstand und Basisstrom für die Emittergrundschaltung an. r_e=f(I_B)
  • Hauptvorteil des Differenzverstärkers?
  • In welchem Bereich des Ausgangskennlinienfeldes des n-Kanal-Sperrschicht-FETs verhält sich der FET wie ein Ohmscher Widerstand (Skizze)?
  • Skizzieren Sie drei Möglichkeiten (verschiedene Bauelemente) zur Realisierung eines Impedanzwandlers.
  • Das Schaltzeichen und die Kennlinie des Unijunctiontransistors (Zweibasistransistor, Doppeldiode) ist zu zeichnen. Eine typische Anwendung dafür ist zu skizzieren.
  • Ordnen Sie die Ihnen bekannten Schaltkreisfamilien nach den typischen Signal-Laufzeiten.
  • Wodurch unterscheiden sich Schieberegister und Asynchronzähler?

Prüfungsbeispiele in Computerunterstützte Messtechnik von Ninaus, Waldemar

  • Zeichne den Geräteplan und den Signalflussplan für eine Kraftmesseinrichtung.
  • Zeichne den Geräteplan und den Signalflussplan einer Abstandsmessung mittels induktivem Sensor.
  • Darstellung des Übertragungsverhaltens und Erklärung der Empfindlichkeit am Beispiel einer Messkette mit Thermoelement.
  • Darstellung des Übertragungsverhaltens und Erklärung der Empfindlichkeit am Beispiel des kapazitiven Näherungssensors.
  • Darstellung des Übertragungsverhaltens und Erklärung der Empfindlichkeit am Beispiel einer Messkette mit Feldplatte.
  • Einteilung der Sensoren nach dem Ausgangssignal.
  • Eigenschaft und Übersicht über die passiven Sensoren (Elementarsensoren).
  • Temperaturkompensation einer DMS-Messstelle.
  • Eigenschaften des kapazitiven Näherungsschalters.
  • Eigenschaften des Halbleiter-Temperatursensors.
  • Beschreiben Sie einige aktive Sensoren.
  • Erläutern Sie die Begriffe Einheitssignale, Signalübertragung und Störeinflüsse bei der Signalübertragung.
  • Aufbau und Eigenschaften eines Instrumentenverstärkers.
  • Eigenschaften und Anwendungen eines Trennverstärkers.
  • Erklären Sie die unterschiedlichen Methoden der Widerstands-Spannungs-Umfromer.
  • Beschreibe den Unterschied zwischen Abgleich- und Ausschalgmessbrücke.
  • Beschreibe den Unterschied zwischen Viertel- und Halbbrückenschaltung.
  • Beschreibe den Aufbau eines Gleichspannungsmessversträkers.
  • Unterschied zwischen Gleichspannungsmessversträker und Trägerfrequenzmessversträker.
  • Skizziere das Prinzip eines Spannungs-Stromumformers.
  • Skizziere das Prinzip eines Ladungs-Stromumformers.
  • Was verstehen Sie unter Linearisierung der Übertragungskennlinie?
  • Skizziere das Prinzip der Vierleiter-Schaltungstechnik mit Konstantstromspeisung und warum wird sie verwendet?
  • Was geschieht bei der Abtastung analoger Signale?
  • Warum muss die Abtastfrequenz eines AD-Umsetzers größer sein als die doppelte Analogwertfrequenz?
  • Erkläre die Kenngrößen von AD-Umsetzern.
  • Skizziere die Schaltung eines Spannungs-Frequenz-Umformers und erkläre deren Funktionsweise.
  • Beschreibe das Prinzip des Frequenz-Spannungs-Umformers.
  • Beschreibe ein IEC-BUS-Messsystem.
  • Beschreibe ein Messsystem mit PC-Messkarte.
  • Aufbau und Funktion eines Rechners.
  • Skizziere das Blockschaltbild für die zeitgleiche Messung von Analogsignalen mit AD-Umsetzer.
  • Welche Parameter des Messsystems wird durch die Vorschaltung eines Multiplexers verschlechtert?
  • Erkläre die Betriebsarten unipolar und bipolar bei einem analogen Erfassungssystem einer PC-Messkarte.
  • Was versteht man unter Konfiguration einer PC-Karte?
  • Skizziere die Ausgabe analoger Signale.
  • Einteilung von System- und Anwendersoftware.
  • Was bedeutet Realtime-Verarbeitung?
  • Beschreibe die verschiedenen Programmierebenen.
  • Was versteht man unter Standardsoftware in der Messdatenerfassung?
  • Beschreibe die Benutzeroberfläche und grafische Programmierung von DASYlab.
  • Welche Modulgruppen kennen Sie von DASYlab?
  • Was versteht man unter Realtime-Verarbeitung der Messdatenerfassung?
  • Welche Triggerbedingungen kennen Sie für den Versuchsablauf und die Erfassung der Daten?
  • Erkläre die Funktionsweise der seriellen Schnittstelle RS 232.
  • Aufbau eines Systems zum Messen, Steuern und Regeln mit Hilfe der RS-485-Bus-Schnittstelle.
  • Wann spricht man bei rechnergestützten Mess- und Automatisierungssystemen von einer zentralen bzw. dezentralen Lösung?
  • 2-Leiter-Schaltungstechnik mit Konstantstromquelle
  • Beschreibe Aufbau Mikroprozessor
  • Darstellung des Übertragungsverhaltens und Erklärung der Empfindlichkeit am Beispiel eines potentiometrischen Füllstandsensors