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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 2 antiserielle Z-Dioden


Autor: Philipp (Gast)
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Hallo!

Ich steh' an.

Habe die Z-Dioden-Schaltung mit einer Z-Diode und positiven Spannungen 
(zb Ue=10-20V) kapiert, sind allerdings 2 Dioden und negativen 
Spannungen vorhanden, steig' ich aus.

Angabe: Schaltung lt. Skizze

Ue= -10~+10V
R1=100 Ohm
R2=680 Ohm
Uz=-4,7V (Dioden sind gleich)
T=20ms

Gesucht: Berechnen und zeichnen Sie die Ströme und Spannungen durch R1, 
R2, Z1, Z2!

Meine Ergebnisse:

Ur2=-Uz=4,7V
-->Spannungsverlauf gleich mit dem der Dioden

Ur1=Ue-Ur2=5,3V ....das ist doch der MaxWert. Wie ist der Verlauf von 
Ur1?

Nimmt Ur1 oder Ur2 schneller zu? Beide zusammen müssen ja wieder Ue 
ergeben! O

Uz: positive Halbwelle: Uz1=0->10, folgt dem Verlauf von Ue bis 10V



Ir1=0,053A (max) Strom verlauf steigt mit Spannung

Ir2=0,006912A (max) Stromverlauf steigt mit Spannung

Iz1=0,04612A=konstant. Strom wird erst ab 4,7V durchgelassen, steigt in 
dem Moment von 0 auf obigen Wert, hält sich bis Uz unter 4,7 fällt, dann 
wieder 0.

neg.HW: wie pos. HW nur alles im negativen Bereich "gespiegelt"

Große Frage zum Abschluss:

In der Angabe steht ja auch Periodendauer T=20ms.
- Wie kann ich anhand dessen meine momentanen Ströme/Spannungen 
ausrechnen?

Bsp.: bei 5V

Ue=Ur1+Ur2=I1*R1+I2*R2=5V => I1=?, I2=?

--> Wäre Ue=10V, dann könnte ich Ur2=4,7V einsetzen und hätte gleich 
Ir1!

Könnte jemand einen Zeitverlauf aller Ströme und Spannungen bei dieser 
Angabe hochladen??

DANKE!!!

Autor: Philipp (Gast)
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+ Idealisierung: ideale Dioden => Durchflussspannung Ud=0

Autor: Jutta (Gast)
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>+ Idealisierung: ideale Dioden => Durchflussspannung Ud=0

Was soll denn daran idealisiert sein? Ud=0 ist doch vollkommen 
idiotisch. Idealisiert wäre es, wenn du eine konstante Flußspannung von 
0,7V annimmst.

Sag mal, lernt ihr auf der Schule überhaupt noch etwas??

>Könnte jemand einen Zeitverlauf aller Ströme und Spannungen bei dieser
>Angabe hochladen??

Mein Tipp: Simuliere das mit TINA von Texas Instruments. Ist umsonst und 
brauchst du später in der einen oder anderen Form sowieso...

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Jutta schrieb:
>>+ Idealisierung: ideale Dioden => Durchflussspannung Ud=0
>
> Was soll denn daran idealisiert sein? Ud=0 ist doch vollkommen
> idiotisch. Idealisiert wäre es, wenn du eine konstante Flußspannung von
> 0,7V annimmst.
Bor Leute! Was ist wichtiger zum Verständnis von Dioden und zum Zeichnen 
von Zeitdiagrammen? Dass die Diode nicht konstant 0, sondern konstant 
0,7V Flussspannung hat, oder das "Ventilverhalten"?
Selbst bei Leistungselektronik im Studium haben wir das so gemacht.

> Sag mal, lernt ihr auf der Schule überhaupt noch etwas??
Lass mich raten, damals war alles besser. Tja, daran erkennt man die 
alte Generation.

Autor: Jutta (Gast)
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>Bor Leute! Was ist wichtiger zum Verständnis von Dioden und zum Zeichnen
>von Zeitdiagrammen?

Und was nützt dir dein Zeitdiagramm, wenn die Spannungen völlig falsch 
sind?

>Dass die Diode nicht konstant 0, sondern konstant
>0,7V Flussspannung hat, oder das "Ventilverhalten"?

Äh, "Ventilverhalten"? Seit ihr noch bei "Ventilverhalten" oder wollt 
ihr schon was ausrechnen?

Es gibt doch überhaupt keinen Grund Ud=0 anzusetzen, wenn Ud=0,7V 
Lichtjahre sinnvoller ist.

Autor: Uwe ... (uwegw)
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Simon K. schrieb:
> Selbst bei Leistungselektronik im Studium haben wir das so gemacht.
Da hat man ja auch deutlich größere Spannungen, sodass der Fehler bei 
dieser Näherung nicht weiter schlimm ist...

Autor: Johannes (Gast)
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> >+ Idealisierung: ideale Dioden => Durchflussspannung Ud=0

> Was soll denn daran idealisiert sein? Ud=0 ist doch vollkommen
> idiotisch. Idealisiert wäre es, wenn du eine konstante Flußspannung von
> 0,7V annimmst.

Und warum ist 0,7V sinnvoller als 0V? Eine Ideale Diode ist doch, wenn 
sie in Durchlassrichtung einfach durch-lässt und in Sperr-Richtung eben 
sperrt.

Es gibt ja noch andere Diode (z.B. Schottky-Diode, Germanium-Dioden, 
SiC-Dioden), die haben auch nicht 0,7V.

Also entweder rechnet man idealisiert, also mit 0V oder mit einem 
reellen Wert aus dem Datenblatt, das ist aber oftmals nicht 0,7V.

Autor: Michael_ (Gast)
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Z.Dioden haben aber typisch nicht 0,7V sondern 0,9V!

Autor: Jutta (Gast)
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>Und warum ist 0,7V sinnvoller als 0V? Eine Ideale Diode ist doch, wenn
>sie in Durchlassrichtung einfach durch-lässt und in Sperr-Richtung eben
>sperrt.

"Ideal" heißt hier: "Ein idealisierter Wert, mit dem sich einfacher 
rechnen läßt".

Natürlich trifft eine konstante Durchlaß-Spannung von 0,7V nicht die 
Realität, weil der Spannungsabfall ja vom fließendem Strom abhängt. Aber 
noch viel verkehrter wäre es, eine Durchlaßspannung von 0V anzunehmen.

Ganz einfach: In einer Näherungsrechnung nimmt man an, daß an der 
Reihenschaltung aus zwei antiseriell geschalteten 4,7V Zenerdioden eine 
Spannung von 5,4V = 4,7V +0,7V abfällt. Eine Spannung von 4,7V wäre 
falsch, weil das den in Durchlaßrichtung gebiasten pn-Übergang der 
zweiten Z-Diode unberücksichtigt ließe.

>Es gibt ja noch andere Diode (z.B. Schottky-Diode, Germanium-Dioden,
>SiC-Dioden), die haben auch nicht 0,7V.

Bei den Zenerdioden soll es sich aber wohl um ganz gewöhnliche 
Silizium-pn-Übergänge handeln.

>Z.Dioden haben aber typisch nicht 0,7V sondern 0,9V!

Das ist richtig. Aber wenn man idealisiert, nimmt man für einen 
pn-Übergang üblicherweise 0,7V an. Schon bei ganz gewöhnlichen 
Silizium-Dioden gibt es hier ja schon beachtliche Unterschiede und 
Flußstromabhängigkeiten.

Autor: Hoernlihans (Gast)
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Jutta schrieb:
> TINA von Texas Instruments. Ist umsonst und
> brauchst du später in der einen oder anderen Form sowieso...

Diese Aussage disqualifiziert dich ja sowieso schon. So eine Schaltung 
simulieren? Hast du eigentlich irgendetwas in der Schule gelernt?

Autor: M. Köhler (sylaina)
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Jutta schrieb:
> "Ideal" heißt hier: "Ein idealisierter Wert, mit dem sich einfacher
> rechnen läßt".

Falsch. Ideal heißt im Falle der Flussspannung von Dioden, dass diese 
nicht vom Strom abhängt. Wie war das nochmal was man heute in der Schule 
lernt?

Jutta schrieb:
> Natürlich trifft eine konstante Durchlaß-Spannung von 0,7V nicht die
> Realität, weil der Spannungsabfall ja vom fließendem Strom abhängt. Aber
> noch viel verkehrter wäre es, eine Durchlaßspannung von 0V anzunehmen.

Diese Aussage zeigt eigentlich nur, dass du die Diode nicht vollständig 
verstanden hast.

Jutta schrieb:
> Das ist richtig. Aber wenn man idealisiert, nimmt man für einen
> pn-Übergang üblicherweise 0,7V an. Schon bei ganz gewöhnlichen
> Silizium-Dioden gibt es hier ja schon beachtliche Unterschiede und
> Flußstromabhängigkeiten.

Oder 0.5V 0der 0.9V. Der PN-Übergang hängt ja u.a. auch von der 
Kristallrichtung, dem Dotiermaterial und der Dotierkonzentration ab. Wie 
schaut das bei LEDs aus? Da ist dann erst ab ca. 1.5V was mit 
Durchflussspannung.

However, diese ganze Diskussion hilft dem TE nicht. Die Z-Diode sorgen 
eigentlich nur dafür, positiv wie negative Spannungen auf die Z-Spannung 
der Dioden zu stabilisieren (unter Vernachlässigung der Flussspannung 
der Dioden == Idealisierung der Dioden ;))

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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@Michael: Eigentlich hatte Jutta als Damals-war-alles-besser-Fraktion 
nur was zum motzen über die heutigen achso dummen Schüler (und zwar 
ALLE) gesucht.

Siehe auch:
Beitrag "Re: Alternative für dieses Bauelement?"

;-)

PS: Da viele Leute jüngerer Generation hier unterwegs sind, würde ich 
sparsam mit solchen Sachen umgehen...

Autor: Jutta (Gast)
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>Diese Aussage zeigt eigentlich nur, dass du die Diode nicht vollständig
>verstanden hast.

Jetzt hast du es mir aber so richtig gegeben...

>However, diese ganze Diskussion hilft dem TE nicht.

Ok, welchen Spannungsabfall würdest denn du jetzt annehmen über den 
beiden Zenerdioden? 4,7V + 0V, 4,7V + 0,7V, 4,7V + 0,9V oder 4,7V + xV?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Jutta schrieb:
>>However, diese ganze Diskussion hilft dem TE nicht.
>
> Ok, welchen Spannungsabfall würdest denn du jetzt annehmen über den
> beiden Zenerdioden? 4,7V + 0V, 4,7V + 0,7V, 4,7V + 0,9V oder 4,7V + xV?

Mit der Idealisierung natürlich 4,7V + 0V. In Echt 4,7V + 0,x V.

Autor: Jutta (Gast)
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>Mit der Idealisierung natürlich 4,7V + 0V.

Ist aber nicht dein Ernst, oder?

Autor: M. Köhler (sylaina)
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Jutta schrieb:
> Ist aber nicht dein Ernst, oder?

Stört dich wirklich nur die Flussspannung von 0V? Dann zitiere ich doch 
mal den Tietze-Schenk, vielleicht aktzeptierst du ja den:

Tietze-Schenk Halbleiter Schaltungstechnik, 5. Auflage (1980!!), Kapitel 
3, Seite 23:
>Dioden sind Halbleiter, die den Strom bevorzugt in einer Richtung fließen lassen.
>Ihre beiden Anschlüsse heißen Anode A und Kathode K. Abb. 3.1 zeigt das
>Schaltsymbol. Legt man eine positive Spannung Uak > 0 an, wird die Diode in
>Durchlassrichtung betrieben. Bei negativen Spannungen Uak < 0 sperrt die Diode.

Soviel dann auch gleich mal zum Thema "Damals war alles besser" ;)

Autor: Jutta (Gast)
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Komm schon Michael, kneif nicht. Welchen Spannungsabfall würdest du 
jetzt annehmen über den beiden Zenerdioden? 4,7V + 0V, 4,7V + 0,7V, 4,7V 
+ 0,9V oder 4,7V + xV?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Jutta schrieb:
> Komm schon Michael, kneif nicht. Welchen Spannungsabfall würdest du
> jetzt annehmen über den beiden Zenerdioden? 4,7V + 0V, 4,7V + 0,7V, 4,7V
> + 0,9V oder 4,7V + xV?

Was soll der Mist? Mit der in der Aufgabe gegebenen Idealisierung ist 
die Frage überhaupt keine Frage mehr, sondern eindeutig...

Willst du jetzt die Aufgabe lösen oder willst du auf deine 0,7V mehr 
bestehen?

Autor: U. B. (pasewalker)
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"Diskussionen" wie im Bundestag, bzw. entsprechenden nächtlichen 
Ausschusssitzungen ...

>> Einfach Z-Diodenspannung von 4,7 V + Durchlassspannung von 0,8 V nehmen ?!

Autor: Jutta (Gast)
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>Was soll der Mist? Mit der in der Aufgabe gegebenen Idealisierung ist
>die Frage überhaupt keine Frage mehr, sondern eindeutig...

Aha, dann schau mal hier:

http://www.elektrikforum.de/ftopic14358.html

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Und jetzt? In der hier gegebenen Aufgabe steht eben Ud=0V. Fertig aus.

Schulterzuck

Autor: citb (Gast)
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Bei Hausaufgaben hat immer derjenige recht, der festgelegt hat, was 
unter Idealisierung zu verstehen ist. Den muss man dazu fragen.

citb

Autor: M. Köhler (sylaina)
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Jutta schrieb:
>>Was soll der Mist? Mit der in der Aufgabe gegebenen Idealisierung ist
>>die Frage überhaupt keine Frage mehr, sondern eindeutig...
>
> Aha, dann schau mal hier:
>
> http://www.elektrikforum.de/ftopic14358.html

Ja schau, da steht nun 0.6V...ich bin mir ziemlich sicher, wenn wir 
jedes Korn in die Waage werfen bekommen wir alle Spannungen von 0V bis 
1V in 0.1V- Schritten zusammen.

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Michael Köhler schrieb:
> Ja schau, da steht nun 0.6V...ich bin mir ziemlich sicher, wenn wir
> jedes Korn in die Waage werfen bekommen wir alle Spannungen von 0V bis
> 1V in 0.1V- Schritten zusammen.

Sorry Michael, aber daß man für Si Gleichrichter Dioden vereinfacht 0,7V 
annimmt, ist ja wohl schon seit 50J Stand der Technik (Ausser vieleicht 
bei Werkstoffkundlern)
Und daß man bei 4,7V die ca. 0,7V einfach vernachlässigt, passiert nur 
Physiker und Mathematikern, aber keinem Ing.
Wenn dir egal ist ob der Fehler für die Vereinfachung statt bei 
vieleicht 3% dann 15% ist, dann nimm 0V.
Meine 2 Cent zu dieser ziemlich akademischen Diskussion, zumals nur um 
Hausaufgaben ging und der TE wahrschinlich schon vergessen hat daß es 
diesen Thread gibt!

Autor: Selbständiger (Gast)
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Ein genereller Tipp:

Egal, was ihr berechnet, niemals 0V oder 0A annehmen. Immer einen 
Leckstrom ud eine Verlustspannung ansetzen, sonst gibt es sowohl bei 
Simulation als auch Rechung grosse Probleme, die Ergenisse zu 
interpretieren, da oft genug nichts konvergiert.

Schon von der Betrachtung her ist es besser, eine Richtung ablesen zu 
können, wie sich die Spannung mit veränderlichen Aussenparametern 
verhält.

Autor: M. Köhler (sylaina)
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U.R. Schmitt schrieb:
> Wenn dir egal ist ob der Fehler für die Vereinfachung statt bei
> vieleicht 3% dann 15% ist, dann nimm 0V

Wenn man sich die Aufgabe genau anschaut dann kann man schnell dahinter 
steigen, dass es dem Lehrenden um was anderes ging als den Fehler, ich 
schätz immer noch, dass der Lernende hierbei lernen sollte, dass diese 
Schaltung die Wechselspannung an R2 begrenzt. Der Wert für die 
Flussspannung war ihm sicher nebenläufig. 0V hätte ich wohl auch nicht 
genommen aber für das Schaltprinzip der Schaltung ist die Flussspannung 
so interessant wie ein Wassertropfen im Kaffeebecher.

Autor: Lehrer (Gast)
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Ich bin Lehrer - und wenn Ich diese Aufgabe stellte, gäbe es etwas 
Punktabzug für das Vernachlässigen der Vorwärtsspannung, der genaue Wert 
(0,6V bis 0,9V) wäre eher unwichtig. Aber das ist natürlich 
Geschmackssache.
Ich mag die Aufgabe jedenfalls und habe mir sie mal notiert :)

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Philipp schrieb:
> + Idealisierung: ideale Dioden => Durchflussspannung Ud=0

In der Aufgabe stand aber nichts von Idealisierung.
Also gebe ich Jutta recht. Es muss die Durchflußspannung der Diode auch 
noch berücksichtigt werden. Ob die jetzt 0,6V oder 0,9V sind mag 
dahingestellt sein. Ich persöhnlich würde mit 0,6V rechnen wollen.

Ralph Berres

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ralph Berres schrieb:
> Philipp schrieb:
>> + Idealisierung: ideale Dioden => Durchflussspannung Ud=0
>
> In der Aufgabe stand aber nichts von Idealisierung.
> Also gebe ich Jutta recht. Es muss die Durchflußspannung der Diode auch
> noch berücksichtigt werden. Ob die jetzt 0,6V oder 0,9V sind mag
> dahingestellt sein. Ich persöhnlich würde mit 0,6V rechnen wollen.

Wo steht denn der Text der originalen Aufgabe? Angenommen es geht um die 
Aufgabe im 1. Post.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Simon K. schrieb:
> Wo steht denn der Text der originalen Aufgabe? Angenommen es geht um die
>
> Aufgabe im 1. Post.

Ich kann mich nur auf den Text des TO beziehen, und da kann ich beim 
besten Willen nichts erkennen, was auf Zenerdioden ohne eine 
Schleusenspannung in Durchlassrichtung schliesen läßt. Die Original 
Aufgabenstellung des Lehrers war ja nicht dabei.

Jedenfalls gehe ich davon aus das der TO vergessen hat die 
Schleusenspannung zu berücksichtigen.

Ralph Berres

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