50Ω Lernplattform für Amateurfunk

Lösungsweg: AD406

Frage: An den Eingang dieser Schaltung wird das folgende Signal gelegt. Welches ist ein mögliches Ausgangssignal $U_{\textrm{A}}$?

1) Kurzbeschreibung: oberer Teil: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit drei parallelen horizontalen Leitern; die beiden unteren Leiter mit jeweils einem Anschlusspunkt links (im mittleren Leiter mit „E“ beschriftet) und über einen vertikal eingezeichneten Widerstand miteinander verbunden; im mittleren Leiter weiterer Widerstand rechts davon mit Verbindung zur Basis eines NPN-Transistors; vom Kollektor Abzweigung nach rechts mit Anschlusspunkt; nach oben über einen Widerstand mit dem oberen horizontalen Leiter verbunden; Anschlusspunkt nach rechts, mit „+10 V“ beschriftet; nach links über einen Kondensator mit Masse verbunden; Emitter mit dem unteren horizontalen Leiter verbunden; Anschlusspunkt nach rechts, mit „0 V“ beschriftet; links vertikaler Pfeil „U_E“ zwischen „E“ und unterem horizontalem Leiter; rechts vertikaler Pfeil „U_A“ zwischen Kollektor und unterem horizontalem Leiter; unterer Teil: Diagramm mit einer horizontalen Achse „t“ und einer vertikalen Achse „U_E“ mit einer Markierung und einer horizontalen Linie bei 0,6 V; Sinuskurve um die Nulllinie mit Maxima bei etwas über 0,6 V.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung besteht aus zwei Teilen. Oben gibt es einen Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit drei parallelen horizontalen Leitern: Die beiden unteren Leiter haben links jeweils einen Anschlusspunkt (beim mittleren Leiter mit „E“ beschriftet) und sind über einen vertikal eingezeichneten Widerstand miteinander verbunden. Im mittleren Leiter folgt nach rechts ein weiterer Widerstand mit Verbindung zur Basis eines NPN-Transistors. Vom Kollektor gibt es eine Abzweigung nach rechts mit einem unbeschrifteten Anschlusspunkt. Nach oben ist der Kollektor über einen Widerstand mit dem oberen horizontalen Leiter verbunden. Hier gibt es rechts einen Anschlusspunkt, der mit „+10 V“ beschriftet ist. Nach links führt eine Verbindung über einen Kondensator zur Masse. Der Emitter ist mit dem unteren horizontalen Leiter verbunden. Hier gibt es rechts einen Anschlusspunkt, der mit „0 V“ beschriftet ist. Im linken Teil des Schaltplans ist zwischen „E“ und dem unteren horizontalen Leiter ein vertikaler Pfeil eingezeichnet, der mit „U_E“ beschriftet ist. Im rechten Teil steht ein vertikaler Pfeil „U_A“ zwischen Kollektor und dem unteren horizontalen Leiter. Unten ist ein Diagramm mit einer horizontalen Achse „t“ und einer vertikalen Achse „U_E“ mit einer Markierung bei 0,6 V. In Höhe dieser Markierung verläuft eine horizontale Linie über die gesamte Breite. Das Diagramm enthält eine Sinuskurve um die Nulllinie mit Maxima bei etwas über 0,6 V.

Lösung:

1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „t“ und einer vertikalen Achse „U_A“; Markierungen auf der vertikalen Achse bei „+10 V“ und „–10 V“; Kurve in Höhe von „+10 V“ parallel zur horizontalen Achse; an zwei Stellen parabelförmige Auslenkung nach unten bis zur Nulllinie.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt ein Koordinatensystem mit einer horizontalen Achse „t“ und einer vertikalen Achse „U_A“. Auf der vertikalen Achse befinden sich Markierungen bei „+10 V“ und „–10 V“. An zwei Stellen weist die Kurve eine parabelförmige Auslenkung nach unten bis zur Nulllinie auf. Die Position der Auslenkungen entspricht der Position der Maxima in der Kurve, die im Diagramm zur Frage abgebildet ist.

Das Ausgangssignal liegt bei gesperrtem Transistor zunächst auf etwa $\qty{10}{\volt}$. Überschreitet die positive Halbwelle der Eingangsspannung die Basis-Emitter-Schwellspannung von ungefähr $\qty{0,6}{\volt}$, beginnt der Transistor zu leiten. Dadurch steigt der Kollektorstrom, am Kollektorwiderstand fällt eine größere Spannung ab und die Ausgangsspannung $U_A$ sinkt. Während der negativen Halbwelle sperrt der Transistor wieder und $U_A$ steigt auf etwa $\qty{10}{\volt}$ zurück. Es entstehen daher nach unten gerichtete Impulse während der positiven Eingangshalbwellen.