1 / 1

Aufgabenstellung:

Gegeben sei das untenstehende Wechselstromnetzwerk, das aus drei einzelnen Blöcken besteht. Die Blöcke beschreiben von links nach rechts eine Signalquelle , einen Tastkopf mit der Innenbeschaltung besteht aus und und die Eingangsbeschaltung eines Oszilloskops bestehend aus und . Im folgenden soll der Tastkopf mit dem Oszilloskop abgeglichen werden.

 

Abbildung

a) Geben Sie eine Gleichung für die Messspannung in Abhängigkeit der Quellenspannung an.

Die Signalquelle liefert zunächst eine reine Gleichspannung .

b) Wie muss gewählt werden, damit die Messspannung genau ein Zehntel der Quellspannung beträgt?

Die Signalquelle liefert nun eine reine sinusförmige Wechselspannung mit sehr hoher Kreisfrequenz , so dass angenommen werden kann.

c) Wie muss gewählt werden, damit Messspannung genau ein Zehntel der Quellspannung beträgt?

Hinweis: Falls Sie die Teilaufgabe b) und/oder c) nicht lösen konnten verwenden Sie im Folgenden die Ersatzergebnisse: und .

d) Setzen Sie nun die Ergebnisse für und aus Teilaufgabe b) und c) in die allgemeine Gleichung aus Teilaufgabe a) ein. Was stellen Sie in Bezug auf die Frequenzabhängigkeit des Spannungsverhältnisses fest?
Durch einen Abgleichfehler liegt der Wert von etwas oberhalb des Abgleichwertes nach Teilaufgabe c).

e) Wird die Messspannung im Verhältnis zur Signalspannung durch den Abgleichfehler größer, kleiner oder bleibt sie gleich?

Lösungsweg:

Drücke auf "Aufdecken" um dir den ersten Schritt der Lösung anzuzeigen

a) Messspannung 

Komplexer Spannungsteiler:

Mit:

b) Bestimmen von

c) Bestimmen von

d) Einsetzen

Frequenzkompensierter Spannungsteiler:

Das Spannungsverhältnis ist unabhängig von der Kreisfrequenz.

Das Netzwerk wird deshalb auch als frequenzkompensierter Spannungsteiler bezeichnet,

e) Messspannung

Durch den Abgleichfehler besteht keine Frequenzkompensation mehr.

Da die Kapazität zu groß gewählt wurde, besitzt die Impedanz im Tastkopf (vgl. Teilaufgabe a ) einen kleineren Betrag, wodurch insgesamt eine größere Spannung an der Impedanz des Oszilloskops abfällt.

Dies gilt für alle Kreisfrequenzen außer (Gleichspannung).

Der Abgleichfehler wirkt sich umso mehr aus, je höher die Kreisfrequenz der Signalquelle wird.

Lösung:

siehe Lösungsweg