Grundlagen Flashcards
Was stellt der Frequenzgang dar? Welche Darstellung wird beim Plot eines Frequenzgangs üblicherweise verwendet?
Der Frequenzgang zeigt die Abhängigkeit einer Messgröße wie Spannung oder Lautstärke von der Frequenz. Üblicherweise wird die doppelt logarithmische Darstellung verwendet.
Definieren Sie die Einheit Bel.
Das Bel ist eine Hilfseinheit, die Auskunft über das Verhältnis von zwei Leistungs- oder Energiegrößen gibt. Angegeben wird dabei aber nicht die eigentliche Verhältniszahl sondern deren Logarithmus.
Warum kann man mit Bel nicht nur Energie und Arbeit ausdrücken, sondern bspw. auch Spannungen? Welche Probleme bereitet das im Alltag?
Bei allen abgeleiteten Größen muss der Zusammenhang mit Leistung, Arbeit oder Energie bekannt sein. Hängen Leistung und die andere Größe quadratisch zusammen, wie bspw. bei der Spannung und der elektrischen Leistung, dann führt eine 10fache Spannung zu einer 100fachen Leistung. Dies lässt sich über P=U*I und I=U/R zeigen.
Welche Probleme gibt es speziell bei der Spannungsangabe in Dezibel?
Es ist problematisch, dass es nicht eine einzige Basis- oder Referenzgröße gibt. Sehr häufig kommen dBu (0,775 V) sowie dBV (1,0 V) vor (u.A.).
Die Leistung am Ausgang ist um den Faktor 100 Größer, als die Leistung am Eingang. Berechnen Sie das Leistungsverhältnis in Bel.
100 = 10^2 –> 2 Bel bzw. 20 dB
Nach der Angabe im Datenblatt steigert eine Verstärkerstufe die Leistung um 40 dB. Auf welchen Wert wird eine Spannung von 10 mV am Eingang erhöht?
Eine Verstärkung um 40 dB entspricht einer Verstärkung der Leistung um 10^4. Eine Verzehnfachung der Spannung bewirkt eine Verhundertfachung der Leistung. Damit liegt die Verstärkung bei 20 dB.
Welche Sensoren kennen Sie?
NTC (Heißleiter), PTC (Kaltleiter), VDR (Volt Dependent Resistor), LDR (Light Dependent Resistor), DMS (Dehnungsmessstreifen), magnetabhängiger Sensor
Rechnen Sie 230 V in dB um (0 dB = 1 V)
Angabe einer Spannung in dBV: Vorgabe: Drücken Sie 230 V in dBV aus.
230 V = 230 * 1 V
Eine Spannungsverstärkung um 230x bewirkt eine Leistungverstärkung um 230*230x = 52.900x
Nächster Schritt: Dekadischer Logarithmus von 52.900 –> 4,723.
Damit haben wir 4,723 BV = 47,236 dBV
In einem Neubau wird die Antennenverkabelung mit einem Koaxkabel ausgeführt, das eine Dämpfung von 50 dB/ 100 m aufweist.
An der Einspeisestelle wird ein Signal der Leistung 100 mW und der Spannung 10 V bereitgestellt. Dies wird über ein Kabel von 20 m Länge an einen Splitter gebracht, der eine Dämpfung von 4 dB aufweist und zwei Ausgänge besitzt. An den ersten ist ein Kabel von 12 m angeschlossen, das zur Antennendose A führt. Am zweiten beginnt ein Kabel von 24 m Länge und führt zur Antennendose B.
a) Zeichnen Sie die Konstellation mit vorzeichenbehafteter Beschriftung (4P).
b) Welche Leistung und welche Spannung liegen am Ausgang A bzw. B vor?
c) Am Ausgang B wird aus technischen Gründen eine Spannung von mindestens 2 V benötigt. Muss ein Verstärker in diese Leitung eingebaut werden? Wieviel dB muss er aufweisen?
Gesamtabschwächung bis Ausgang A: - 20 dB Bis Ausgang B: - 26 dB. Ausgang A: 1 mW und 1 V Ausgang B: 0,25 mW und 0,5 V Nötiger Verstärker: 12 dB
Erläuterung:
Die Abschwächung einer 20 m Leitung, die 50 dB pro 100 Meter aufweist, liegt bei - 10 dB. Die Dämpfung einer 12 m Leitung beträgt – 6 dB und die der 24 m ist – 12 dB.
Addition der Effekte: (-10) + (-4) + (-6) = -20 dB für die Dämpfung an A.
Analog an Ausgang B: - 26 dB
Die Leistung am Eingang beträgt 100 mW.
Eine Dämpfung von – 20 dB = - 2B bedeutet eine Abschwächung um 1/100 für die Leistung.
Damit kommt an A nur noch 1 mW raus.
Die Spannung am Eingang beträgt 10 V.
Eine Dämpfung von – 20 dB = - 2B bedeutet eine Abschwächung um 1/10 für die Spannung.
Damit kommen wir auf 1 V an A.
Die Ergebnisse für B ergeben sich entsprechend.
Wiederholen Sie den Spannungsteiler.
Stellen Sie die Gleichung zur Berechnung der Ausgangsspannung auf.
[Schaltplan]
Ein Spannungsteiler vermindert die Eingangsspannung U1 mit Hilfe von zwei Widerständen. Es gilt:
U1 / R1 + R2 = U2 / R2
Durch Umstellen erhält man für die Ausgangsspannung U2
U2 = U1 * R2 / R1 + R2
An welcher Stelle innerhalb eines Spannungsteilers wird ein Sensor verbaut?
Ein Sensor, dessen Widerstandswert sich mit einer physikalischen Größe ändert, wird üblicherweise an der Stelle des Widerstand R2 verbaut.
Bei einem kleinen Widerstand ergibt sich dann eine kleine Ausgangsspannung, steigt der Wert erhöht sich die Spannung. Wird der Sensor stattdessen an der Stelle von R1 eingesetzt, kehrt sich das Verhalten um. Ein hoher Sensorwiderstand führt zu einer niedrigen Ausgangsspannung und umgekehrt.
