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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frage bezüglich Diode in einer Schaltung (Berechnung)


Autor: Peter (Gast)
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Guten Abend !

Ich möchte gerne die Teilströme und Spannungen einer Schaltung 
berechnen, die ein nichtlineares Bauteil (Diode) hat.

Im Anhang ist die Schaltskizze. Werte habe ich weggelassen, da sie ja 
erstmal nicht interessieren.

Ich habe das so gelernt, dass man immer die Extremalbedingungen 
durchgeht, sprich: Diode sperrt (Id=0) oder Diode leitet (Ud=U).
Bei dieser Schaltung sind zwei Spannungsquellen drin und das hatten wir 
noch nicht richtig gehabt.

Ich bin mir nicht sicher, aber ich dachte man kann das eventuell mit dem 
Superpositionspinrzip lösen. D.h. ich deaktiviere die eine 
Spannungsquelle und berechne die Extremalbedingungen der Diode und 
danach deaktiviere ich die andere und berechne diese. Anschliessend 
würde ich dann die beiden Werte superpositionieren d.h. mit richtigen 
Vorzeichen addieren.

Die Dioden Bezeichnung wurde gegeben und konnte somit anhand des 
Datenblatts die Schwellspannung ermitteln. (Us=0.6V)
Diode ist vom Typ: 1N4004.

Ich will keine Endlösung, sondern nur ein Tipp/Strategie wie ich solche 
Aufgaben am besten lösen kann.

Bin für jeden Tipp sehr dankbar !!

Autor: Peter (Gast)
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Die zweite Spannungsquelle heißt natürlich U2.

Autor: Elektronickser (Gast)
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Schau Dir die Diode mal genau an...
So wie die eingebaut ist, kann die gar nie leiten!

Autor: Kollektorstrom (Gast)
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Sicher kann sie. Warum sollte sie nicht?

Autor: Elektronickser (Gast)
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> Sicher kann sie. Warum sollte sie nicht?

Ähem, hat Du Dir schonmal angeschaut, wie die Spannung U1 eingepfeilt 
ist?
Natürlich, etwas Strom fließt schon durch die Diode: der Sperrstrom, 
wenn U1 genügend negativ ist.

Autor: Gast (Gast)
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So is besser :-)

Autor: Bensch (Gast)
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Ob sie leitet oder nicht, hängt auch vom Verhältnis der beiden 
Spannungen ab. Das als EINZIGER Tipp dazu, Hausaufgaben sollte man 
selber machen!

Autor: Kollektorstrom (Gast)
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>Ähem, hat Du Dir schonmal angeschaut, wie die Spannung U1 eingepfeilt
>ist?

Ja. Anode an Plus und Kathode über R2 und Ra an Minus. Und?

Autor: Kollektorstrom (Gast)
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Bensch kann ich zustimmen. Wenn U2 ausreichend gering bzw. der 
Teilerfaktor vom Spannungsteiler ausreichend ist, dann kann durch die 
Diode ganz normal Strom fließen. Ist nur eine seltsame Darstellung. 
Schau dir den Plan von Gast an.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Peter,

das hängt davon ab, wie genau du das berechnen willst. Für eine 
überchlägige Rechnung nimmst du einfach eine feste Flußspannung der 
Diode an, wenn sie in Durchlassrichtung geschaltet ist beispielsweise 
0,6V.

Für genauere Rechnungen brauchst du eine Strom-Spannungsfunktion der 
Diode, also in der Regel eine Exponentialfunktion mit der FLußspannung 
als Argument und dem Strom als Funktionswert. Zu Lösen ist das Ganze 
aber nicht mehr so einfach. Man verwendet dann gerne ein numerisches 
Näherungsverfahren, beispielsweise eines, daß die einzelnen Werte 
solange zu einander in kleinen Schritten verändert, bis die Maschenregel 
und Knotenregel für jeden Punkt stimmen.

Heutezutage löst man so etwas aber nicht mehr "zu Fuß", sondern 
simuliert das Ganze, beispieslweise mit TINA von Texas Instruments, oder 
LTSPICE von Linear Technologies. Diese Simulationsprogramme können die 
Dioden erstaunlich genau simulieren, sogar solche Sachen wie Sperrströme 
und Sperrschichtkapazitäten werden korrekt simuliert.

Kai Klaas

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